【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
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是同种类型的!
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
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。
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,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.
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
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!!