【C++】 夜的尽头不是 引用,是天空没有极限

引用目录

在C++中呢,引用这一个概念可谓是非常的重要,对后面C++的学习有非常紧密的关系,所以在接下来,我们会详细的于大家分享  引用,揭开它神秘面纱,看看到底长什么样子!!


前言

C++的引用细节可能较多,所以大家可能要处处留心,多思考,多回顾哦!


目录

引用目录

前言

一、引用是什么?

二、初识引用

1.初始引用

    引用做参数好处:

2.引用特性

3.引用的使用场景和const修饰的引用

1.做返回值

         1.传值返回:

         2.引用返回

2.做参数

           作为普通参数:

           作为输出型参数:

 3.const修饰的引用

 4.常量的引用 

                 1.类型转化时

                 2.返回函数时:

 三.引用和指针的区别

总结



一、引用是什么?

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。

简而言之呢,引用就是 取别名,给你取一个绰号!

                                                    邓紫棋 ->解解 ->金鱼嘴 

这就是引用的意思,不会再创造另外的你,还是你自己本身!!不开辟额外的内存空间。


二、初识引用

1.初始引用

//定义引用类型  int&  

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;

    int a = 0;
    int& ra = a;   //帮a取别名 ra
    int& rra = a;  //帮a取别名rra

    一个变量可以取多个别名

int a = 10;

int& ra = a; // 引用

int& x = a;

int& y = x;

x++;

y++;

a++;

a最后的结果是  13.

比如在家你妈叫你大宝,在外面别人叫你头铁,在社会别人叫你 牛哥,这是一个意思,你还是你,只不过别名多了。

     但要注意的是!!

 引用类型必须和引用实体同种类型的!

   double a=8.88;

   int& ra=a;

这就是错误的!!

 那先问一下,引用出现的好处和优点是什么呢??

为什么要有引用????

    引用做参数好处:

以前我们交换两个数是这样交换的 

void Swap(int *m,int*n)
{
   int temp=*m;
   *m=*n;
   *n=temp;
}
int main()
{
   int a=1;
   int b=2;
   Swap(&a,&b);
   return 0;
}

1.    之前交换两个数,需要通过指针,即访问变量的地址,指针变量解引用来交换a,b的内容。

但是有了引用的话,只需这样即可

函数的形参类型为引用类型,m和n就是a和b的别名,相当于传过去的就是a和b,直接改变的就是a和b的值。

 2.  在学数据结构的时候,我们经常会改变指针变量,涉及到二级指针和一级指针,会有些许的困难,但如果使用引用的话,就会方便很多,容易理解!

typedef struct ListNode
{
	struct ListNode* next;
	int val;
}LTNode, *PLTNode;

//改变指针变量,需要通过传它的地址,间接通过 解引用 来改变其内容,这就会涉及到二级指针
void SlistPushBack(struct ListNode** pphead, int x)

//但是如果使用引用,我们就可以直接取别名struct ListNode*& phead,别名phead,来直接改变它
void SlistPushBack(struct ListNode*& phead, int x)

//PLTNode为结构体指针,所以引用可以直接PLTNode& phead,这就是一些书上为了方便理解而这样写
void SlistPushBack(PLTNode& phead, int x)
{}


int main()
{
   struct ListNode* plist = NULL;
   SlistPushBack(&plist,1);
   return 0;
}

所以,我们可以体会到,引用出现的一个原因就是为了淡化指针的使用,便于理解和使用,当然引用对C++的学习是非常的重要,不仅于此!!


2.引用特性

1.引用在使用定义前必须初始化。

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。         就是说,你在家里叫宝宝,你妈妈不可能给你弟弟也叫宝宝吧,那样的话,就分不清你两谁是谁了,所以引用只能引用一个实体!

int a=10;

int&ra=a;

int b=20;

ra=b;//    这一步ra是b的引用吗?

当然不是,引用只能引用一个实体,所以这里仅是简单的赋值。

a=20这就是结果了!


3.引用的使用场景和const修饰的引用

1.做返回值

      1.传值返回:

int Count()
{
    int n = 0;
	n++;
	// ...
	return n;
}

int main()
{
	int ret = Count();
	cout << ret << endl;

	return 0;
}

在调用函数的时候,会开辟函数栈帧,栈帧是向下生长的,如图所示:

我们观察发现,在将n返回时,会创建一个临时变量来将n的值拷贝到临时变量中,等到Count函数栈帧销毁时,变量n自然会销毁,导致无法返回,造成越界访问。所以需要一个临时变量提前在调用Count函数的main函数栈帧中,创建一个临时变量。

当然:临时变量的创建与否,需要看除了函数作用域以后,返回变量是否存在

若将返回变量用static修饰,则变量在静态区,不会随着栈帧销毁而销毁,则无需创建临时变量。

      2.引用返回

        返回值为引用类型:

int& Count()
{
    int n = 0;
	n++;
	// ...
	return n;
}

int main()
{
	int ret = Count();
	cout << ret << endl;

	return 0;
}

此时,临时变量所存的是n的别名,因为是引用返回。在n销毁后,相当于通过别名直接访问n,但n已经销毁,这就会造成非法访问。

销毁后,n的内存空间也销毁了吗?

还可以继续访问吗?

答案是ok的:n的内存空间没有销毁,仍然可以访问!!

举个例子,比如你住酒店,你退房了,不代表那个房间就炸了,而是你对它没有了访问权限,但是你仍然可以通过别的刑的方式去访问它。

那为什么第一次打印,是1,第二次是随机值,第三次是100呢?

因为n的内存空间里的内容可能没有来得及改变,没有人去使用它,所以你非法访问时,内容可能不变,仍是你之前留下的值。

第二次为什么是随机值呢?

因为cout也是函数的调用,Count栈帧销毁,但调用cout建立栈帧,之前的空间就可能会被重复利用,就会产生随机值。

第三次为什么是100呢?那可能func函数栈帧大小刚好与count一样,在重复利用时,直接覆盖,那么n的内存空间可能就是x的内存空间了,只不过更换了值。

当然一切皆有可能,这些都可能时随机值也不为过!哈哈哈

所以,总结:

1.出了函数作用域,返回变量不存在了,不能用引用作返回值,因为引用返回的结果是未定义的

2.出了函数作用域,变量还在,可以用引用。

3.正确使用用引用做返回值,可以减少拷贝,提高效率;还可以修改返回值。

返回数组中的值,是偶数的数,一律乘二,很方便的修改了返回值!

  


2.做参数

    作为普通参数:

请看本文章刚开头,引用做参数的好处!

  那么我们会发现,交换两个数时,我们需要将变量地址传过去,创建指针变量拷贝变量地址。

  但若用引用做参数,就不需要拷贝,直接就可以修改,别名也就是自己本身嘛!

好处是:减少拷贝,提高效率!

    作为输出型参数:

int& func(int m,int&p)
{
    p=p+m;
    return p;
}

int main()
{
   int a=10;
   int b=20;
   func(a,b);
   cout<<a<<endl;
   return 0;
}

int& p作为输出型参数,使用引用作为参数时,无需拷贝,还可以直接改变形参,进而改变实参。


 3.const修饰的引用

 先看下面的一段代码,从中体会const修饰引用注意要点:

  指针和引用赋值中,权限可以缩小,但是不能放大

int main()
{
   // 指针和引用赋值中,权限可以缩小,但是不能放大


	int a = 0;    //可读可写
	// 权限平移 ,权限没有改变
	int& ra = a;  //可读可写


	const int b = 1;   //可读不可写
	
	a = b;     // 拷贝   读取b的值给了a,可以

	int& rb = b;  // 我引用你,此时 int& rb 就是可读可写,将权限放大 不行


	const int& rra = a;   // 我引用你,我的权限的缩小 可以

	//rra++;

	a++;

	const int& rb = b;   // 权限平移,可以
}

所以在我们使用引用作为函数参数时,一般都要加const修饰,防止权限被放大。

比如:const int&……

有人会想,那既然const了,那就改变不了变量了。  

但既然有防止权限被放大,那么定义变量时,他的权限就是小权限,根本不需要将其改变。


4.常量的引用 

              1.类型转化时

doubule b=9.88;

int a=(int)b;    //可以

int a=b;         //可以

 int& rb=b;    //不可以

在发生类型转化时,不管   强制类型转化  还是  隐式类型转化,都会产生临时变量,而非改变变量本身。

double d = 9.88;

    cout << (int)d << endl;

    

    此时,d被强转为int,但并没有改变d本身的值,是在类型转化
    的时候,会创建临时变量,然后把临时变量的值拷贝到了i中。

    int i = (int)d; // 可以

    //int& ri = d; // 不可以,因为在类型转化时,是借助中间的临时变量,int&ri是在给中间的临时变量取别名,就会把临时变量的权限的扩大,所以不可行!!

    const int& ri = d; // 可以,平移权限

注意:临时变量具有常性,不可以被修改!!

             2.返回函数时:

int Count()

{

 int n = 0;

 n++;

  ...

 return n;

}

int main()
{
  int& ret = Count();  //权限增大
  const int& ret = Count(); //权限平移,可以
}

临时变量具有常性 

当返回函数时,临时变量会存在上一个调用它的函数栈帧中,用引用来接收,会扩大临时变量的权限,所以只有在const 引用时,才可以使用!


 三.引用和指针的区别

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。

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,都是先通过传地址,解引用来改变实体内容的。

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.

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

总结

引用这一节中,有太多的细节值得我们去反复思考琢磨了,有一个个很细的知识点相互联系的,所以我们要踏踏实实的学习,并反复去复习!!

有几点:

我们下期不见不散!!

物联沃分享整理
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