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。
语法：类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体
void TestFunc()
{
int a = 10;
int& ra = a;
printf("a:%p\n", &a);
printf("ra:%p\n", &ra);
}结果为：
可以看出，引用和它引用的变量共用同一块内存空间。
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的
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
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;
double val = 3.14；
const int& r1 = val；
//此处r1是int型引用，但是val是double类型，那么为了确保r1绑定一个对象，编译器会把上述的代码变为：
const int temp = val；
const int& r1 = temp；
//也就是产生了一个临时量。
//那么如果r1 不是一个常量，会发生什么呢？
//如果r1 不是一个常量，就允许对 r1 赋值，这样改变r1 所引用对象的值，但是此时绑定的是一个临时量，而非val
//既然我们将r1 引用val，那么就肯定想通过r1 改变val 的值，否则为什么要给r1 赋值呢？
//所以C++规定这行为是非法的。
}
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& TestRefReturn(int& a)
{
a += 10;
return a;
}
int& Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(10, 20);
Add(100, 200);
cout << "Add(10,20) is :"<< ret;
return 0;
}
输出结果：
300
注意：如果函数返回时，出了函数作用域，对象已经还给系统，就不能返回对象的引用。否则会出现非法访问问题。反之，则可以返回引用。
6.5 传值、传引用效率比较
- 传参传引用和传值
struct A
{
int a[100000];
};
A a;
void TestFunc1(A a)
{}
void TestFunc2(A& a)
{}
int main()
{
size_t begin1 = clock();
A a;
for (int i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc1(a);
size_t end1 = clock();
size_t begin2 = clock();
for (int i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc2(a);
size_t end2 = clock();
cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}运行结果：
可以看出传参时传引用比传值效率高一些。
- 返回值传引用和传值
struct A
{
int a[100000];
};
A a;
A& TestFunc1()
{
return a;
}
A TestFunc2()
{
return a;
}
int main()
{
size_t begin1 = clock();
for (int i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc1();
size_t end1 = clock();
size_t begin2 = clock();
for (int i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc2();
size_t end2 = clock();
cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}
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。
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。
下引用和指针的汇编代码对比：
可以看出引用和指针的底层实现原理一样。
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
经典例题之引用作为函数的返回值，结合函数栈帧详解：
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int& fun()
{
int a = 10;
return a;
}
int main()
{
int &b = fun();
printf("%d\n", b);
printf("%d\n", b);
printf("%d\n", b);
system("pause");
return 0;
}
输出如下：
每次调用printf函数，都会将原本fun函数所在的栈空间对应的内存里的值初始化，初始化之前又会先传参，保存形参这个‘临时变量’的值
解析调用 ：
int Add(int a ,int b)
{
return a+b;
}
Test()
{
int ret = Add(1,2);
}
main()
{
Test();
return 0;
}
结论：
1. 不要返回一个临时变量的引用
2.如果返回对象出了当前函数的作用域依然存在，则最好使用引用返回，可以提高效率
注意：指针比引用更加灵活，但是也更加危险，使用指针时一定要检查指针是否为空，指针所指的地址释放后最好置为零，避免出现野指针问题。
7. 内联函数
概念 ：
以inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数压栈的开销， 内联函数提升程序运行的效率。
如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。
查看方式：
在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call 函数名，既调用函数。
在debug模式下，需要对编译器进行设置，否则不会展开(因为debug模式下，编译器默认不会对代码进行优化)
内联函数的特性：
inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数。
inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等 ，编译器优化时会忽略掉内联。
宏的优缺点？
优点： 1.增强代码的复用性。 2.提高性能。
缺点： 1.不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换） 2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。 比特科技 3.没有类型安全的检查 。
C++有哪些技术替代宏？
1. 常量定义 换用const 2. 函数定义 换用内联函数
宏和函数的比较：
