C++引用上

引用

引用不是新定义一个变量，而是给已存在的变量取一个别名，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。

在语法上，一定要认为引用没有开空间，目前先不用考虑底层上

引用的语法为：类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

引用类型必须和引用实体是同种类型的

int main()
{
  int a = 10;
  int& b = a;//定义引用类型
}

b是a的引用，a和b本质上是一个变量，它们公用一个空间，改变任意一个另一个都会改变

引用时必须进行初始化

int main()
{
  int a = 10;
  int& b;//引用时需要初始化，这样写是错误的
}

一个变量可以有多个引用

int main()
{
  int a = 10;
  int& b = a;
  int& c = b;
}

b是a的·引用，c又是b的引用，所以b和c都是a的引用，它们三个共用一个空间

引用一旦引用了一个实体，不能再引用另一个实体

int main()
{
  int a = 10;
  int x = 5;
  int& b = a;//b已经是a的引用了
  b = x;//这里不会改变b引用的实体，只是把x的值拷贝给了b，b还是a的引用
}

引用的使用

引用做参数

1.引用做参数，常用于输出型参数

输出型参数就是在函数内部改变，并且在函数外部还能拿到的参数，其实也可以成为“形参的改变可以影响实参”

例如交换两个变量值，这2个变量在后序程序中还会用到，所以是输出型变量，在一些关于数组的OJ题中，一般函数参数都有一个表示数组大小的变量numSize，这个形参也是输出型参数

下面通过引用实现一个swap函数

void swap(int& x, int& y)
{
  int tmp = x;
  x = y;
  y = tmp;
}

再对比一下原先在C语言中的写的swap：

void swap(int* x, int* y)
{
  int tmp = *x;
  *x = *y;
  *y = tmp;
}

可以看到用引用最直接的一个点就是不需要再传指针了

以往的swap函数中，为了在函数中能够改变要交换的2个数的值，只能传指针，否则就是形参的改变不会影响实参

在C++中，传引用，形参就是实参的别名，这样形参的改变就可以改变实参

2.引用做参数，可以提高效率，尤其是对于深拷贝的类对象和大对象

以值作为函数传参，在传参过程中，函数不会直接传递实参，而是传递实参的一份临时拷贝，以这个临时拷贝作为函数的形参，在值传递的过程中有拷贝操作，效率低下

在这个过程中，如果实参是深拷贝的类对象或者是大对象，那么它们的拷贝就会大大降低效率

所以，可以用引用做参数，在传参的过程中，没有拷贝的操作，形参就是实参的一个别名，这样能大大地提高效率

需要注意的一点：引用传参和指针传参效率一样，不存在较大的效率差异

下面我们看一下值传参和引用传参的效率差异：

struct A
{
  int a[10000];
};
void func1(A a){}//值传参
void func2(A&a){}//引用传参
int main()
{
  A a;//大对象
  int BeginTime1 = clock();
  for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
  func1(a);
  int EndTime1 = clock();
  int BeginTime2 = clock();
  for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
  func2(a);
  int EndTime2 = clock();
  cout << "值传参：" << EndTime1 - BeginTime1 << endl;
  cout << "引用传参：" << EndTime2 - BeginTime2 << endl;
}

可以看到，引用传参消耗的时间明显少于值传参

引用做返回值

在学习引用做返回值之前，要了解一下返回return的作用机制：

在函数中，return了一个值或变量后，并不会直接返回，在中间会生成临时变量，最后返回的值其实是临时变量

在这个过程中，会有拷贝操作，拷贝会导致效率低

为什么要设置临时变量？ 如果返回值的作用域是这个函数，函数栈帧销毁后，返回值也被销毁了

所以为了解决这个问题，我们可以引用做返回值：

int& func()
{
  static int n = 0;
  n++;
  return n;
}
int main()
{
  int ret = func();
  return 0;
}

传引用返回，中间就不会生成临时变量了，可以减少拷贝，提高效率

从下图就可以看出，用引用返回可以减少一次拷贝

下面是用一个引用去接受引用返回：

int& func()
{
  static int n = 0;
  n++;
  return n;
}
int main()
{
  int& ret = func();
  return 0;
}

这里我们用一个引用接收了引用返回，ret其实就是n的别名

这样可以再减少一次拷贝，还能提高效率

这里需要注意的是，想要使用引用返回，那么要返回的值不应该随着函数栈帧的销毁而销毁，换而言之，返回的变量应该是储存在静态区或者是动态开辟出来的，从上面的代码可以看出，里面返回的n都是用static修饰过的，如果是局部对象的话，会有问题