“C++基础入门指南:了解语言特性和基本语法”(中)

简介: “C++基础入门指南:了解语言特性和基本语法”(中)

C++引用



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


类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;


void TestRef()
{
  int a = 10;
  int& ra = a;//<====定义引用类型
  printf("%p\n", &a);
  printf("%p\n", &ra);
}


共用了同一块内存空间

注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的


引用特性


1.引用必须在创建时进行初始化。


int number = 42;
int& ref = number;  // 引用初始化为变量 number


2.引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体
下面是一个示例说明引用在初始化后不能再引用其他实体:


int a = 42;
int b = 99;
int& ref = a;  // 引用 ref 绑定到变量 a
ref = b;       // 错误!不能重新将 ref 绑定到变量 b


一旦引用初始化完成后,它将一直与该对象关联,不能再引用其他对象。


需要注意的是,引用可以通过指针的方式进行间接更改。通过指向引用的指针,可以间接修改引用所绑定的实体,但指针本身不能再引用其他实体。


下面是一个示例说明通过指针修改引用所绑定的实体:


int a = 42;
int b = 99;
int& ref = a;       // 引用 ref 绑定到变量 a
int* ptr = &ref;    // 指针 ptr 指向引用 ref
*ptr = b;           // 通过指针间接修改引用所绑定的实体


3. 一个变量可以有多个引用


int number = 42;
int& ref1 = number;   // 第一个引用绑定到 number
int& ref2 = number;   // 第二个引用也绑定到 number


这意味着无论通过 ref1 还是 ref2 修改对象的值,实际上都是修改了同一个对象。


常引用


常引用(const reference)是指绑定到常量对象的引用。通过使用常引用,可以确保在引用的过程中,不会对被引用的对象做任何修改。


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;
}


有的同学会感到疑惑,为什么有的要加了const 才可以通过.这里要说一下权限的问题.

这里要先说一下

在引用的过程中


  1. 权限可以平移
  2. 权限可以缩小
  3. 权限不能放大


什么意思呢,下面我分别举例.


  • 权限可以平移


const int a = 0;
const int& c = a; // 权限的平移


  • 权限可以缩小


int x = 0;
const int& y = x; //权限可以缩小


  • 权限不能放大


const int a = 0;
int& b = a;// 权限的放大 error


那这样可以吗


const int a = 0;
int b = a;


答案是可以的,因为这里是赋值拷贝,b修改不影响a!


同学们在看看这个例子,这样引用正确吗


  int i = 0;
  const double& d = i;


答案也是可以的:为什么i不是直接赋值给d的,他是通过一个临时变量来交换的,而这个临时变量拥有常属性,所有接收时候必须带上const来接收.


7cc220da52984a84b81c1610d2729e47.png


举一反3,同学在来看看这题


int func()
{
  int a = 0;
  return a;
}
 int main()
 {
   //int ret& = fuc();error
   const int& ret = func(); 
 }


为什么不加const 编译不过?

答案: 其实跟上题差不多一样的道理,函数返回时候他是通过一个临时变量保存着a返回的,在这种情况下,常引用是需要的,因为临时变量的生命周期与表达式的生命周期相同,这个临时变量有着常属性,必须加上const 来接收,而const可以延长该临时变量的生命周期.通过使用常引用,将临时变量 a 的生命周期与常引用 ret 的生命周期进行了绑定.


211daf12c24f45c198d2c9411702417d.png


当然,对于较小的数据类型(如整数或指针),编译器通常会选择将其存储在寄存器中进行返回。这是为了提高返回值的效率。这种寄存器返回值的优化是由编译器自动完成的。我们无需关心.


使用场景


1. 做参数

函数可以通过引用来传递参数,不仅可以避免复制大型对象的开销,还可以修改传入的参数。


void Swap(int& left, int& right)
{
   int temp = left;
   left = right;
   right = temp;
}


2. 做返回值

函数可以返回引用类型,使得可以直接对返回值进行修改,而无需拷贝。例如:


int& Count()
{
   static int n = 0;
   n++;
   // ...
   return n;
}


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; //输出7
    return 0;
}


3f174647216d4e94b4167c4a32b3acd5.png


1.函数运行时,系统需要给该函数开辟独立的栈空间,用来保存该函数的形参、局部变量以及一些寄存器信息等

2.函数运行结束后,该函数对应的栈空间就被系统回收

3.空间被回收指该块栈空间暂时不能使用,但是内存还在;比如:上课要申请教空,上完课之后教室归还给学校,但是教室本身还在,不能说归还了之后,教室就没有了


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,如果已经还给系统了,则必须使用传值返回。

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