C++------引用

1.概念
引用不是新定义一个变量，而是给已有的变量取了一个别名，编译器不会为引用的变量开辟新的内存空间，而是引用的变量共用同一块内存空间。

定义方法：类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

void Test()
{
	int a = 10;
	int &ra = a;//ra为a的引用
	cout << a << endl; 
	cout << ra << endl; 
}

注：

引用的类型必须和引用的实体是同一种类型；

引用变量与引用实体共用同一块空间，所以引用变量变化后，引用实体也会相应的改变。

2.特性

void Test()
{
	int a = 10;
	int &ra;//会报错，变量ra需要初始化
	int &ra = a;
	int &rra = a;
	cout << &a << &ra << &rra << endl;
}

引用在定义时必须初始化；

一个变量可以有多个引用；

引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体。

3.常引用

void Test()
{
	const int a = 10;
	//int& ra = a;  // 编译时出错，a为常量 
	const int& ra = a; 
	//int& rb = b; // 编译时出错，b为常量 
	const int& rb = b;
	double c = 12.34;
	//int &rc = c;   // 编译时出错，类型不同 
	const int &rc = c;
}

在这里插入图片描述
上图中，rc的值为12，他是一个临时变量，有常性，需要使用const关键字修饰。
4.使用场景
1).做参数
将引用作为参数时，可以起到传地址的作用，与C中相同的是，当不想改变变量的时，可以用关键字const修饰。

注：

二级指针 = 一级指针+引用

一级指针 = 引用

2).做函数返回值

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

注：在函数返回时，离开函数作用域后，其栈上空间已经还给系统，这段空间已经不归当前函数管了，这段空间的值是随机的，因此不能用栈上的空间作为引用类型返回。如果以引用类型返回，返回值的生命周期必须不受函数的限制，即比函数生命周期长。

5.传值、传引用的效率比对
以值作为参数或者返回值类型时，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，而是传递实参或返回变量的一份临时拷贝，因此用值作为参数或者返回值类型时，效率是非常低的；尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就会更低。
两者作为函数参数和返回值类型的效率比对如下：
1). 指针和引用作为参数类型的性能比较

#include <time.h> 

struct A
{
	int a[100000];
};
void TestFunc1(A* a) {}

void TestFunc2(A& a) {}

void TestRefAndPtr()
{
	A a;
	// 以指针作为函数参数    
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 100000; ++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 < 100000; ++i)
		TestFunc2(a);
	size_t end2 = clock();

	// 计算两个函数运行结束后的时间    
	cout << "TestFunc1(int*)-time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFunc2(int&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
	cout << "=======================\n";
}

int main()
{
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		TestRefAndPtr();
	}
	return 0;

运行结果：
在这里插入图片描述
由运行结果可以得出，指针和引用在作为参数类型时，性能是差不多的。
2). 指针和引用的作为返回值类型的性能比较

#include <time.h> 

struct A
{
	int a[100000];
};

A a;

A* TestFun1()
{
	return &a;
}
A& TestFun2()
{
	return a;
}
void TestRefAndPtr()
{   
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
		TestFun1();
	size_t end1 = clock();

	// 以引用作为函数参数    
	size_t begin2 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
		TestFun2();
	size_t end2 = clock();

	// 计算两个函数运行结束后的时间    
	cout << "TestFunc1(int*)-time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFunc2(int&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
	cout << "=======================\n";
}

int main()
{
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		TestRefAndPtr();
	}
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
由运行结果可以得出，指针和引用在作为返回值类型时，性能效率几乎相同。

6.引用和指针的区别
在语法概念上引用就是一个别名，没有独立的空间，和其对应的引用实体共用同一块空间。而在底层实现上引用实际上是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。
查看引用和指针的反汇编如下：
在这里插入图片描述
引用和指针的区别:

引用在定义时必须初始化，指针没有要求；

引用在初始化引用一个实体后，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

没有NULL引用，但有NULL指针

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)

引用自加时，引用的实体增加1；指针自加时，指针向后偏移一个类型的大小

存在多级指针，但不存在多级引用

访问实体的方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理

引用比指针使用起来相对更安全

猜你喜欢