2-5：C++快速入门之引用,引用和指针的区别

Posted 2021-05-12 快乐江湖

文章目录

• • （1）引用的概念
  • （2）引用的特点
  • （3）常引用
  • （4）引用的应用场景
  • • A：做参数
    • B：做返回值
  • （5）引用和指针

在第一次学习C语言指针时，许多教材上都会给出一个交换变量值的函数的例子，开始我们认为这样交换就可以成功

void swap(int a,int b)
{
	int temp=a;
	a=b;
	b=temp;
}

int main()
{
	int a=1;
	int b=2;
	swap(a,b);
}

但学习完指针后，就明白了这样的操作是不行的，因为每当调用函数时就会为该函数的形参开辟一个新的空间，函数结束之后，形参的空间也就被销毁了，所以不可能交换成功。于是正确的写法应该是这样

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

int main()
{
	int a=1;
	int b=2;
	swap(&a,&b);
}

而在C++中我们引入一个新的概念——引用

（1）引用的概念

简单点来说：引用就是起别名，这一片内存空间名字叫a，然后再给它额外起一个名字，叫做b，a和b操控的是同片内存空间。

从下面的这个动态调试的过程中，大家可以深刻的体会到引用这种取别名的意思

（2）引用的特点

1. 引用在定义时必须初始化，不初始化有点像野指针的感觉
2. 一个变量可以有多个引用，也就是有多个外号
3. 一个引用一旦引用了一个实体，就不能再引用其他实体了。

（3）常引用

C语言中我们就知道，如果定义一个常整形，表示这个整形变量是不可以修改的，所以如果用普通引用去引用就会出错

int main()
{
	const int a=10;
	int& b=a;//错误，权限被放大，之前只可读，赋值后却可读可写了
}

那么面对这样的变量，如果仍然使用之前的引用方式是不可行的，这涉及到一个权限问题，变量a自身只能可读，但是它被int& b引用后，反倒可以修改了，这就矛盾了。所以要解决这种权限问题，必须使用常引用

int main()
{
	const int a=10;
	const int& b=a;//常引用
}

• 指针和引用在赋值时，权限不能放大，但是可以缩小（这也就是为什么 int strlen(const char* str)中形参是const类型的）

int main()
{
	int a=10;
	const int& b=a;//这样的做法是可以的，权限被缩小的
}

• 常数具有常性，所以引用常数时，必须使用常引用

int main()
{
	int& c=1;//错误
	const int& c=1;//正确
}

• C语言中，浮点型转换为整型时，有一个中间过程，会涉及到一个中间变量，这个中间变量具有常性，必须使用常引用

int main()
{
	double a=3.14;
	int b=a;//隐式转换

	//如果用int型引用double型，引用的不是那个double，而是double转换为int时
	//的那个中间变量，因为它具有常性
	int& ps=a;//错误
	const int& ps=a;//正确

}

关于常引用，确实C++在这方面有点麻烦，但是这个常引用也是有好处的，尤其体现在引用做形参。我们一般使用常引用作为形参，根据以上叙述，所以其实参可以是变量也可以是常量，同时如果实参和形参存在类型转换，这也是无妨的，也可以传递

void test(const DataType& x)
{
	//形参使用常引用好处多多
}

（4）引用的应用场景

A：做参数

回到之前的情境导入，根据以上的叙述在C++中交换两个变量的值就可以使用引用了。

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

int main()
{
	int a=1;
	int b=2;
	Swap(a,b);
}

B：做返回值

实参传给形参时，如果不用指针或引用，那么形参就要拷贝一份，这一点相信大家是很明白的。但其实函数的返回值也属于传值，也就是它不是直接返回给调用函数的变量，而是先给寄存器或内存（如果数据大的话要开辟更多空间）

所以，引用也可以用于返回值。让函数返回引用，在让调用它的地方引用，相当于一次拷贝。

其实上面的代码是有一定的问题，虽然可以正确执行，通过调试可以发现，receive和ret地址是一样的，他们都是那一片内存空间的别名。

如果在后面再调用一次sum函数，最终输出结果成了7了

使用调试，会感受到这个过程

而如果再加入一句毫不相干的代码，会发现最后输出的竟然是一个随机值，这是因为到这里的时候ret早就还给系统了。

所以：如果函数返回时，已经出了作用域，此时如果返回对象还未归还给系统，那么可以使用引用返回，但是如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。

（5）引用和指针

语法角度上讲，引用是实体的别名，与实体共用统一内存空间，而从底层实现角度上讲，引用其实是按照指针的方式进行的

从汇编角度可以看出这一点

引用和指针的区别如下

引用	指针
引用定义必须初始化	指针没有要求
引用只能一个实体	指针在任何时候指向任何同类型的实体
没有NULL引用	但有NULL指针
使用sizeof()表示引用类型的大小	使用sizeof表示地址空间所占字节数
++引用表示引用的实体增加1	++指针表示指针向后偏移一个类型的大小(字节)
没有多级引用	但有多级指针
引用较安全	指针较不安全