【C++】引用（下）

引用做返回值的一大作用就是可以修改返回值。

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。使用引用做返回值的另一个作用就是减少拷贝，提高效率。

#include <iostream>
using namespace std;
#include <time.h>
// 4w byte
struct A { int a[10000]; };
A a;
// 值返回
A TestFunc1() 
{
  return a;
}
// 引用返回
A& TestFunc2() 
{
  return a;
}
void TestRefAndValue()
{
  // 以值作为函数参数
  size_t begin1 = clock();
  for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
    TestFunc1();
  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();
  size_t end2 = clock();
  // 分别计算两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;
}
int main()
{
  TestRefAndValue();
  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。

引用与函数重载

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

注意：以上的两个Swap函数也构成函数重载，因为引用也是一种数据类型，根据函数名修饰规则就可以区分两个Swap函数。但是在调用Swap函数时，会产生调用函数的二义性，所以这种写法是不可取的。

常引用

const关键字也可以用来修饰引用。被const修饰的引用就表示该引用为常引用，只能读取数据不能写入数据。因为在指针和引用的赋值中，权限可以缩小，但是不能放大。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
  int a = 0;
  // 权限平移
  int& ra = a;
  // 指针和引用的赋值中，权限可以缩小，但是不能放大
  // 我引用你，权限缩小，可以
  const int& rra = a;
  // rra++; // 不行
  a++; // 可以
  // 我引用你，我的权限放大，不行
  const int b = 1;
  int& rb = b; // 编译失败
}

注意：只有指针和引用的赋值才涉及权限的放大和缩小，值拷贝并不涉及权限的放大和缩小。如下图：

所以，引用作为参数只能权限平移或者权限缩小，无法权限放大。通常来说，引用作为参数时都会用const修饰引用的。

右值为常数的引用

当某个引用的右值为常数时，此时的引用一定需要const修饰。因为常数不可被修改。

引用与缺省参数结合

void Func(const int& N = 10)
{
  //...
}

当两个类型不同的变量给对方赋值时，赋值的过程中会产生临时变量，而临时变量具有常属性，不能被修改。为了说明这个问题，我们来看一个例子：

所以，引用与某个变量类型不匹配时，需要用const修饰该引用。

当函数的返回值是值返回时，如果用引用来接收该函数的返回值，那么该引用也想要用const修饰。因为值返回值时也会产生临时变量。

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。

// 语法上，ra是a的别名，不开空间
// 底层上，引用是使用指针实现的
int main()
{
  int a = 10;
  int& ra = a;
  ra = 20;
  int* pa = &a;
  *pa = 20;
  return 0;
}

我们来看下引用和指针的汇编代码对比：

引用和指针的不同点:

引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址

引用在定义时必须初始化，指针没有要求

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

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

有多级指针，但是没有多级引用

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

引用比指针使用起来相对更安全

👉总结👈

本篇博客主要讲解了引用，引用对于后面的学习非常的重要，希望大家能够掌握。以上就是本篇博客的全部内容了，如果大家觉得有收获的话，可以点个三连支持一下！谢谢大家啦！💖💝❣️