【C++】学习笔记——C++入门_3

一、C++入门

6. 引用

6.1 引用的概念

  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 共用同一块内存空间 。用法：类型& 新称号 = 原名字 ，这样，新称号就是原名字的别名，两个名称都表示同一个变量。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
  int a = 1;
  int& b = a;
  cout << &a << endl;
  cout << &b << endl;
  return 0;
}

   & 这个符号也是被复用了，他既可以表示取地址符，也可以表示引用符号。

   这两公用同一块地址，说明他俩就是同一样事物， b++，也代表 a++ ，就像 鲁迅和周树人是同一个人 一样。当然，引用可以套用，我可以给a取别名为b，也可以给b取别名为c，此时a，b，c三者为同一变量。

引用在定义时必须初始化，即必须指定被引用的主体；

一个变量可以有多个引用；

引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体，即引用定义后不能更改指向；

  由于引用定义后就不能更改指向，所以引用并不能完全替换指针！！例如链表。

6.2 使用场景

   1.做参数 。在没学C++之前，我们使用C语言写一个交换变量的函数时，一般是这样写的（只修改了部分）：

#include<iostream>
using namespace std;
void Swap(int* a, int* b)
{
  int temp = *a;
  *a = *b;
  *b = temp;
}
int main()
{
  int x = 0, y = 1;
  Swap(&x, &y);
  cout << x << ' ' << y << endl;
  return 0;
}

  结果：

  由于形参只是实参的一份临时拷贝，改变形参并不能改变实参的值，所以我们一般通过传实参的地址，通过指针的方法来改变实参。但我们既然学习了引用，我们就可以不再让形参是实参的拷贝，我们 直接传入实参的别名就可以不通过指针从而修改实参。

#include<iostream>
using namespace std;
void Swap(int* a, int* b)
{
  int temp = *a;
  *a = *b;
  *b = temp;
}
void Swap(int& a, int& b)
{
  int temp = a;
  a = b;
  b = temp;
}
int main()
{
  int x = 0, y = 1;
  Swap(&x, &y);
  cout << x << ' ' << y << endl;
  x = 0, y = 1;
  Swap(x, y);
  cout << x << ' ' << y << endl;
  return 0;
}

  结果：

  这种方法使函数使用的参数直接是实参的别名。

   2.做返回值 。

#include<iostream>
using namespace std;
int func()
{
  int a = 0;
  return a;
}
int main()
{
  int ret = func();
  cout << ret << endl;
  return 0;
}

  在一般的函数中，我们都是类似上面的代码那样返回的。我们知道 在出了func函数的栈帧后，a的空间已经被销毁了，a的值临时传给寄存器，寄存器将该值传给ret 。没有问题，我们再看看下面的代码：

#include<iostream>
using namespace std;
// 这里返回类型加上了引用
int& func()
{
  int a = 0;
  return a;
}
int main()
{
  int ret = func();
  cout << ret << endl;
  return 0;
}

  在返回类型中加上引用后，我们返回的是a的别名 ，但是a已经销毁了，所以a空间内的内容以及不确定了，返回的a的别名导致非法访问，结果未知。返回的变量要是局部变量就不能使用引用返回 。那么我们什么时候才用引用返回呢？

全局变量/静态变量/堆上的空间 可以使用引用返回

  当返回值值得被修改时，或者返回值可以被修改时，引用作返回值将会非常适合。

6.3 引用和指针的区别

语法方面：

1. 引用是别名，不开空间；指针是地址，需要开空间；
2. 引用必须初始化，指针可以初始化，也可以不初始化；
3. 引用不能改变指向，指针可以改变指向；
4. 引用相对更安全，没有空引用，但是有空指针，容易出现野指针，不容易出现野引用；
5. 
   

底层方面：

1. 汇编层面上，没有引用，只有指针，引用编译后也转换成了指针；

7. 内联函数

  在C语言当中，如果有个小函数需要频繁调用100w次，我们一般是怎样实现的呢？答案是 宏函数 。宏是有非常非常多的缺点的：

宏的缺点：

1. 语法复杂，不容易控制；
2. 不能调试；
3. 没有类型安全的检查；

  总而言之，宏不是非常好用，所以C++中采用了内联函数来替代宏。

#include<iostream>
using namespace std;
inline int Add(int a, int b)
{
  return a + b;
}
int main()
{
  Add(1, 2);
  return 0;
}

  内联函数的用法就是在函数前面加上 inline ，这样会使 函数调用的时候不去创建栈帧，而是 直接展开函数 。减少开销。