C++引用

目录

一.概念

二. 引用特性

三. 常引用

四. 使用场景

1，做参数

2，做返回值

五. 传值，传引用效率比较

5.1 值和引用的作为参数的性能比较

5.2 值和引用的作为返回值类型的性能比较 

六. 引用和指针的区别

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一.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一块内存空间。

格式：类型&引用变量名（对象名） = 引用实体；

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的。

void Test()
{
	int a = 10;
	int& rain = a; 
 
	printf("%p\n", &a);
	printf("%p\n", &rain); //打印出来地址相同
	
}

二. 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 Test2()
{
	int a = 0;
	int& ra = a;
	int& rra = a;
 
	printf("%p\n %p\n %p\n", &a, &ra, &rra); //打印的地址相同
}

三. 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;
}

四. 使用场景

1，做参数

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

2，做返回值

int& count()//返回n的别名
{
	static int n = 0;
	n++;
	//......
	return n;
}
int mian()
{
	int ret = count();//ret = n的别名（引用）
	return 0;
}

例：下面代码输出什么结果？为什么？

int& Add(int a, int b)
{
	 int c = a + b;
	return c;
}
int main()
{
	int&  ret = Add(1, 2);
     Add(3,4);
	cout << "Add(1,2) is :" << ret  <<" " << endl;
	return 0;
}

注意：如果函数返回时，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，则必须使用传值返回。

五. 传值，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。而引用的话不需要返回变量的一份临时拷贝，这两个效率在大工程上明显差别很大。

5.1 值和引用的作为参数的性能比较

#include
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 << "TestFun1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFun2(A&)-time:" << end2 - begin2<< endl;
 
}
int main()
{
	TestRefAndValue();
	return 0;
}

5.2 值和引用的作为返回值类型的性能比较 

#include
 
struct A {
	int a[10000];
};
A a;
A TestFunc1() {
	return a;
}
A& TestFunc2() {
	return a;
}
 
void TestRefAndValue()
{
 
	//以值作为函数参数的返回值类型
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc1();
	size_t end1 = clock();
	//以引用作为函数的返回值类型
	size_t begin2 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc2();
	size_t end2 = clock();
	//分别计算两个函数运行结束后的时间
	cout << "TestFun1-time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFun2-time:" << end2 - begin2<< endl;
 
}
int main()
{
	TestRefAndValue();
	return 0;
}

通过上述代码的比较，发现传值和指针作为传参以及返回值类型上效率相差很大。

六. 引用和指针的区别

引用在语法概念上就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。

int main()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	cout << "&a= " << &a << endl;
	cout << "&ra= " << &ra << endl;
	return 0;
}

在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针的方式来实现的。

int main()
{
    int a = 10;
    
    int& ra = a;
    ra = 20;
 
    int* pa = &a;
    *pa = 20;
    return 0;
}//（引用和指针的汇编代码一样）

引用和指针的不同点：

1.引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量的地址。

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，就不能再引用其它实体，而指针可以在任何时候指向任何一个同类型的实体

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安全。