【C++】引用

1 引用基本语法

引用和实体共用同一块内存空间
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引用有三个特性,分别是:

  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

引用权限不能放大,可以平移或缩小

   
    int& ra;   // 该条语句编译时会出错	(引用定义时必须初始化)
    
    const int a = 10;
    //int& ra = a;   // 该语句编译时会出错 (引用权限不能放大)
    
    const int& ra = a;
    // int& b = 10; // 该语句编译时会出错  (引用权限不能放大)
    
    double d = 12.34;
    //int& rd = d; // 该语句编译时会出错	(引用类型不能不同)
    
    const int& rd = d; //(引用权限可以缩小)

	const int& b = 10;//(引用权限可以平移)

2 引用做返回值

函数返回时,出了函数作用域,如果返回对象还在(还没还给系统),则可以使用引用返回,如果已经还给系统了,则必须使用传值返回。

为什么呢?
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如果一定要返回局部变量的引用,就要static定义局部变量
因为static出了函数域还没还给系统

3 传值和传引用效率比较

以值作为参数或者返回值类型,在传参和返回期间,函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回,而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝,因此用值作为参数或者返回值类型,效率是非常低下的,尤其是当参数或者返回值类型非常大时,效率就更低。

#include <time.h>
struct A { int a[10000]; };
void TestFunc1(A a) {}
void TestFunc2(A& a) {}
void TestRefAndValue()
{
	A a;
	// 以值作为函数参数
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc1(a);
	size_t end1 = clock();
	// 以引用作为函数参数
	size_t begin2 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc2(a);
	size_t end2 = clock();
	// 分别计算两个函数运行结束后的时间
	cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
}
int main()
{
	TestRefAndValue();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

3.1传值底层过程

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传值返回这个过程当中会产生一个临时变量,跟传参一样,如果小会用寄存器替代。传值返回的类型其实是临时变量的类型,将n拷贝给临时变量,再将临时变量拷贝给ret。那么为什么要设计临时变量呢?直接把n给ret不好吗?

这是因为在当临时变量出了函数作用域之后会销毁,函数栈桢也会销毁,那么此时n是不能作为返回值再赋值给ret的。那么编译器就在此生成了一个临时变量,把n拷给临时变量,再把临时变量给ret。此时,函数栈桢销毁是不会影响临时变量的。

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那我们怎么可以证明这个过程产生了临时变量,我们可以给ret前加个引用。
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此时我们发现,编译器是过不了的,这是因为此时ret是引用的临时变量,而临时变量具有常性,这里属于权限的放大,因此我们只需要加上const即可。我们也通过这个例子证明了临时变量的存在。
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这里ret和n的地址相同,也能证明ret是n的别名。因此,引用作为返回值其实返回的就是n的别名。

引用和指针的不同点:

  1. 引用在定义时必须初始化,指针没有要求
  2. 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
  3. 没有NULL引用,但有NULL指针
  4. 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)
  5. 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
  6. 有多级指针,但是没有多级引用
  7. 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
  8. 引用比指针使用起来相对更安全
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