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后记：●由于作者水平有限，文章难免存在谬误之处，敬请读者斧正，俚语成篇，恳望指教！ ——By 作者：新晓·故知
6. 引用
6.1 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。
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
void TestRef() { int a = 10; int& ra = a;//<====定义引用类型 printf("%p\n", &a); printf("%p\n", &ra); }
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的
举例：
6.2 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);
}
6.3 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;
}
int main() { int a = 10; int& b = a; //取别名的原则：对原引用变量，权限（读写）等级只能缩小、同级，但不能放大 const int x = 20; const int& y = x; //权限等级不变 //int& y = x; //权限等级放大—>报错 int c = 30; const int& d = c; //权限等级缩小 return 0; }
6.4 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() { static int n = 0； n++; // ... return n; }一般不会使用static，因为涉及到线程、锁等问题，这里不深究，只举例所用！（以下图示代码应该删去static！）
总结：
1.传值返回会有一个拷贝
2.传引用返回没有拷贝，而是函数返回的直接就是返回变量的别名。
3.传引用返回的意义就是减少了拷贝。
（以上代码其实是不对的，因为函数栈帧销毁后，空间释放，但编译器若没有清理栈帧，再次访问虽然能获得数据，但其实是非法的，再次进行访问就会得到随机值！
如图：
）
int Count() { static int n = 0; n++; // ... return n; } int main() { cout << Count() << endl; cout << Count() << endl; cout << Count() << endl; } //打印结果是123 //静态全局变量只会初始化一次，局部的静态全局变量作用域只在Count里面访问n //但生命周期是全局的。通过调试观察n的地址
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，如果返回对象还未还给系统，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。
6.5 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。
//传值、传引用效率比较 #include <time.h> struct A { int a[10000]; }; //1.以值作为函数参数 void TestFunc1(A x) {} //2.以引用作为函数参数 void TestFunc2(A& x) {} //3.以指针作为函数参数 void TestFunc3(A* x) {} void TestRefAndValue() { A a; //1.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(); //2.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(); //3.以指针作为函数参数 size_t begin3 = clock(); for (size_t i = 0; i < 10000; ++i) TestFunc3(&a); size_t end3 = clock(); // 分别计算三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; cout << "TestFunc3(A*)-time:" << end3 - begin3 << endl; } int main() { TestRefAndValue(); return 0; }
6.5.2 值和引用的作为返回值类型的性能比较
//值和引用的作为返回值类型的性能比较 #include <time.h> struct A { int a[10000]; }; A a; //1.值返回 A TestFunc1() { return a; } //2.引用返回 A& TestFunc2() { return a; } void TestReturnByRefOrValue() { //1.以值作为函数的返回值类型 size_t begin1 = clock(); for (size_t i = 0; i < 100000; ++i) TestFunc1(); size_t end1 = clock(); //2.以引用作为函数的返回值类型 size_t begin2 = clock(); for (size_t i = 0; i < 100000; ++i) TestFunc2(); size_t end2 = clock(); //计算两个函数运算完成之后的时间 cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl; cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl; } int main() { TestReturnByRefOrValue(); return 0; }
通过上述代码的比较，发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。
6.6 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。
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方式来实现的。
int main() { int a = 10; int& ra = a; ra = 20; int* pa = &a; *pa = 20; return 0; }int main() { int a = 10; //语法角度而言：ra是a的别名，没有额外开辟空间 //底层角度而言：两者是一样的实现方式，转换成一样的汇编代码 int& ra = a; ra = 20; //语法角度而言：pa是储存a的地址，pa额外开辟了空间 //底层角度而言：两者是一样的实现方式，转换成一样的汇编代码 int* pa = &a; *pa = 20; return 0; }
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