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


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<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 << "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<time.h>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。

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