【C++】引用(取别名)


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【C++】引用(取别名)_第1张图片


引用

  • 1. 引用概念
  • 2. 引用特性
  • 3.常引用
  • 4 使用场景
    • 1. 做参数
    • 2. 做返回值
  • 5.指针和引用的区别


1. 引用概念

引用不是新定义一个变量,而是给已存在变量取了一个别名,编译器不会为引用变量开辟内存空
间,它和它引用的变量共用同一块内存空间。
比如:李逵,在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。

引用就是取别名
一个变量可以取多个别名
多个对象不能有一个别名
也可以给别名取别名

引用格式:类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;
比如:

int a;
int& b = a;

这个时候b就是a的别名,我们取b的地址和a的地址是一模一样的,b的值的改变a也会相应改变

:取别名不是一个类型我们必须引用要初始化,不能只int& b;且引用类型必须和引用实体是同种类型的


2. 引用特性

1. 引用在定义时必须初始化
2. 一个变量可以有多个引用
3. 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体

void TestRef()
{
   int a = 10;
   // int& ra;   // 该条语句编译时会出错
   int& ra = a;
   int& rra = a;
   printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);  
}

3.常引用

void TestConstRef()
{
    const int a = 10;
    //int& ra = a;   // 该语句编译时会出错,a为常量
    const int& ra = a;      
    // int& b = 10; // 该语句编译时会出错,b为常量
    const int& b = 10;
    double d = 12.34;
    //int& rd = d; // 该语句编译时会出错,类型不同
    const int& rd = d;
}

其实在这里我们要注意权限扩大缩小的概念:
【C++】引用(取别名)_第2张图片
这样给静态变量取别名,可以取吗?
会发现,在这里报错了,是不可以这样给静态变量取别名的,这等于是放大了权限,int类型的b给const int类型的a取别名
我们改一下
【C++】引用(取别名)_第3张图片
这样程序就可以运行了
权限不可以放大,那么缩小可以吗?
【C++】引用(取别名)_第4张图片
缩小是可以的


我们来看下面的例子:
【C++】引用(取别名)_第5张图片
我们可以看到这儿rj报错了,有人会说这不就是类型不一样报错的吗?
我们再看:
【C++】引用(取别名)_第6张图片
诶?我们发现在rj前加一个const就不报错了,这又是为什么?
为了方便以下的解说
我们再来看一个例子

int i=1000;
char c=i;

我们将一个char类型的f赋值为一个int类型的i的值,这样会发生强转,那么i会被强转成char类型吗?
答案是不会,i的值是不会变的,那么什么值在中间变化了呢?
答案是这里临时拷贝了一个临时变量,改变的是那个临时变量,将这个临时变量的值赋值给f
那么回到正题
在这里,rj引用的是i所拷贝的临时变量,这个临时变量具有常性,具有不可修改的性质,所以需要在前面加const

综上:

  • 引用的时候权限不可以放大,可以进行缩小,或者同权限,且类型需要相同
  • 发生强转引用的时候,可以在前面加上一个const解除报错

4 使用场景

引用就取个别名是没有很大的价值的,重头戏还是在于引用做参数
如果参数是一个很大的对象,使用引用是可以提高效率的

1. 做参数

C语言中的交换函数应该是这样写:

void Swap(int* left, int* right)
{
   int temp = *left;
   *left = *right;
   *right = temp;
}

我们需要注意指针的用法,具体含义可参考以前的C语言指针内容
但是在我们学了引用之后我们可以写成这样

void Swap(int& left, int& right)
{
   int temp = left;
   left = right;
   right = temp;
}

在这里我们的left和right就是一个别名,访问他俩就相当于访问我们的实参,就不需要进行指针的一系列操作了

2. 做返回值

引用做参数就是形参是实参的别名,就可以直接进行使用
我们先来看这个例子:【C++】引用(取别名)_第7张图片【C++】引用(取别名)_第8张图片ount结束了n就销毁了,因为它是存在在count栈帧里面的局部变量
我们将返回值类型改为引用会发生什么呢?
所以我们的ret接收的有不是n
我们将返回类型改为引用试试
【C++】引用(取别名)_第9张图片
在这个程序里ret接收的就是n的别名,那到底结果ret是1还是别的数呢?
答案其实是不确定的,
如果函数栈帧结束了这个值会被清洗,那么ret会是一个随机值,
但是如果没有清理,那么ret就会是1。


【C++】引用(取别名)_第10张图片


很明显,我们运行了发现我们的vs就没有清理,输出结果为1,并不是随机值

再修改一下


【C++】引用(取别名)_第11张图片
输出结果:
请添加图片描述
运行一下发现值不是我们计算的那样,变成了随机值
归根结底我们的程序还是一个错误的程序,这里使用引用还是一很大的坑

我们再来看这个程序

【C++】引用(取别名)_第12张图片
很明显,这就是随机值
结论是出了函数作用域,返回对象就销毁了,不能引用返回,结果是不确定的
那么如何使用引用返回呢?


【C++】引用(取别名)_第13张图片
我们将C变成静态变量,C不再是Add函数栈帧里的数,再也不同考虑栈帧结束销毁了,那这个时候ret结果是多少?
【C++】引用(取别名)_第14张图片我们会发现输出两次,ret的值都是3,这是为啥?
我们改变一下写法
【C++】引用(取别名)_第15张图片
为什么在这里变成了3和7?
我们要注意一下,静态成员变量只会被初始化一次,第一种写法是给C初始化的写法,第二个写法则不是,而对于静态成员变量只会被初始化一次,也就是说,第一种写法C的语句只会运行第一次也就是c=1+2=3

5.指针和引用的区别

那么有人就会问了,那么有了这个引用取别名的方法,那指针还有什么用,可以舍去指针吗?
我们来看下面这个程序:【C++】引用(取别名)_第16张图片
我们查看a,c,d以及a,c,d的地址会发现,引用是不能改变引用的指向的,所以c永远是a的别名
在语法概念上引用就是一个别名,没有独立空间,和其引用实体共用同一块空间。
【C++】引用(取别名)_第17张图片
在底层实现上实际是有空间的,因为引用是按照指针方式来实现的。
引用和指针的不同点:

  1. 引用概念上定义一个变量的别名,指针存储一个变量地址。
  2. 引用在定义时必须初始化,指针没有要求
  3. 引用在初始化时引用一个实体后,就不能再引用其他实体,而指针可以在任何时候指向任何
    一个同类型实体
  4. 没有NULL引用,但有NULL指针
  5. 在sizeof中含义不同:引用结果为引用类型的大小,但指针始终是地址空间所占字节个数(32
    位平台下占4个字节)
  6. 引用自加即引用的实体增加1,指针自加即指针向后偏移一个类型的大小
  7. 有多级指针,但是没有多级引用
  8. 访问实体方式不同,指针需要显式解引用,引用编译器自己处理
  9. 引用比指针使用起来相对更安全

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