初谈C++：引用-2

初谈C++：引用-1 https://developer.aliyun.com/article/1433914

以上是以前的写法，那么在学了引用后，我们需要使用引用返回：

引用返回和传值返回不同，函数栈帧销毁后，不需要创建临时变量来存储返回值。但是函数栈帧销毁后，返回的变量仍然存在。

也就是说，返回的变量不能存储在调用的函数的栈帧中，所以返回的变量是存储在静态区的变量或者是在堆上申请的变量。

先来看下面的代码：

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;
}

运行结果：

并不是我们需要的结果，这是为什么呢？

主函数中，首先调用的是函数Add(1,2)，此函数函数调用结束后，该函数对应的栈空间就被回收了，也就是说Add函数中c变量就没有意义了。中ret引用Add函数返回值实际应用的就是一块已经被释放的空间。

然后调用Add(3,4)函数，此函数函数调用结束后，该函数对应的栈空间就被回收了，也就是说Add函数中c变量就没有意义了。注意：空间被收回是说空间不能使用了，但是空间本身还在，而ret引用的c的位置被修改成了7，因此ret的值就被修改了。

关于引用返回需要强调的是：

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信息等
2. 函数运行结束后，该函数的栈空间就会被系统收回
3. 空间被收回指的是这块栈空间暂时不能被使用，但是内存还在

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。

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。

#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 << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
  cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
}
int main()
{
  TestRefAndValue();
  return 0;
}

运行结果：

性能比较：

#include <time.h>
struct A { int a[10000]; };
A a;
// 值返回
A TestFunc1() { return a; }
// 引用返回
A& TestFunc2() { return a; }
void TestReturnByRefOrValue()
{
  // 以值作为函数的返回值类型
  size_t begin1 = clock();
  for (size_t i = 0; i < 100000; ++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 < 100000; ++i)
    TestFunc2();
  size_t end2 = clock();
  // 计算两个函数运算完成之后的时间
  cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
  cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}
int main()
{
  TestReturnByRefOrValue();
  return 0;
}

运行结果：

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

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，就不能再引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任何一个同类型实体
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位平台下占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更安全