C++之引用操作

Posted 2021-09-05 捕获一只小肚皮

文章目录

• 前言
• 1.引用的基本概念
• 2.引用的基本语法
• 3.引用的注意事项
• • 3.1引用必须初始化
  • 3.2引用不可以被修改
• 4.引用做函数参数
• 5.引用做函数返回值
• • 5.1不可以返回局部变量的引用
  • 5.2函数调用可以做为左值
• 6.引用的本质
• 7.const常量引用
• • 7.1不可直接常量引用
  • 7.2const常量引用可以防止误操作

前言

学过C语言的朋友都知道,其精髓就在于指针,而指针却并不是那么容易理解与学会,于是C++针对这个情形,提出了引用的概念

那么,什么是引用呢? 博主下面就详细为大家解释

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1.引用的基本概念

何为引用? 答曰: 给变量起别名

这和typedef给类型起别名很相似

怎么算是给变量起别名呢? 假设有一个表达式int a = 100;,则说明有一块内存叫做a的空间,存放的是100,而此时又有一个名字b,他所指向的空间和a一样,请看下图:

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2.引用的基本语法

语法格式: type &new_name = old_name;

type表示元素类型,new_name表示新的名字,old_name表示原来名字

例子:

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int a = 100;
    int &b = a; //进行引用
    
    b = 500;
    
    cout << "a此时的值是:"<<a<<endl;
    cout << "b此时的值是:"<<b<<endl;
    return 0;
}

是不是达到了指针的效果?这就是引用.

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3.引用的注意事项

• 引用必须初始化
• 引用不可以被修改

3.1引用必须初始化

我们看看如果引用不初始化会发生什么?

**可以清晰的看到,引用会报错,为什么呢? **

还记得引用概念吗?引用即是给一个已存在空间起另一个名字,而创建引用时空间都没有,怎么去引用呢?

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3.2引用不可以被修改

引用不可以被修改的意思是,当初始化后,新名所指向的空间不能再进行变化,如下:

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int a = 10;
    int c = 100;
    int &b = a;
    b = c;
    
    cout << "a的值是:"<<a<<endl;
    cout << "b的值是:"<<b<<endl;
    cout << "c的值是:"<<c<<endl;
    return 0;
}

b = c的意思是b指向从吗? 是与不是我们结果为证

可以清晰的看到,当ab指向一致后,执行了b=c,但是b=c并不是我们想象的说此时b指向了c的空间,这个表达式的意思就是简单的 赋值语句

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4.引用做函数参数

当我们熟悉了引用的基本使用后,就要更高级的使用它.那么引用常使用在什么地方呢?答曰:函数参数

而他的作用此时和指针达到的效果一样

比如大家还记得函数传参主要分为几种吗? 没错,两种. 分别是值传递和址传递,而引用的效果可以达到址传递,如下:

#include <iostream>
using namespace std;

void value_swap(int a, int b) //值传递交换函数
{
    int tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
}

void address_swap(int* a, int* b) //址传递交换函数
{
    int tmp = *a;
    *a = *b;
    *b = tmp;
}

void quote_swap(int& a, int& b) //引用传递交换函数
{
    int tmp = a;
    a = b;
    b = a;
}

int main()
{
    int a = 10, b = 20;
    cout << "交换前的a值是" << a << " b值是" << b << endl;
    value_swap(a, b);
    cout << "值传递交换后的a值是" << a << " b值是" << b << endl;

    address_swap(&a, &b);
    cout << "址传递交换后的a值是" << a << " b值是" << b << endl;

    quote_swap(a, b);
    cout << "引用传递交换后的a值是" << a << " b值是" << b << endl;

    return 0;
}

我们可以清晰的观察到,值传递并没有达到修改实参的值,而址传递和引用却达到了效果

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5.引用做函数返回值

引用做函数返回值时有以下两个注意事项:

• 不可以返回局部变量的引用
• 函数的调用(返回值必须是引用)可以做为左值

5.1不可以返回局部变量的引用

引用必须是合法空间,如果不合法,不可以引用

#include <iostream>
using namespace std;

int& test()
{
    int a = 10;
    return a;
}

int main()
{
	int& b = test();
	cout<<"b的值是:"<<b<<endl;
    return 0;
}

咦? 博主是被打脸了吗?运行结果不是正确的吗? 我们先不急,再多输出几次试试:

博主被打脸了吗?并没有哦~~~这只是编译器(vs2019)为我们保留了一次结果而已.

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5.2函数调用可以做为左值

函数的调用可以作为左值是什么意思呢? 我们直接看测试用例:

#include <iostream>
using namespace std;

int& test()
{
    static int a = 10;  //这里变成了静态的哦~,生命周期延长了
    return a;
}

int main()
{
	int& b = test();
	cout<<"b的值是:"<<b<<endl;
	cout<<"b的值是:"<<b<<endl;
    cout<<endl;
    test() = 1000;                    //这就是函数调用可以作为左值的意思
	cout<<"b的值是:"<<b<<endl;
	cout<<"b的值是:"<<b<<endl;
    
    return 0;
}

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6.引用的本质

既然引用可以起到指针的效果,那么指针的本质是什么呢??

答曰: 是指针常量.

当我们定义引用时,在C++内部便会自动翻译.比如下面

• 当我们定义int &b = a;时,在C++内部便会翻译成int* const b = &a(这也很好的解释了标题3.2)
• 当我们给引用赋值时b = 10;,在C++内部便会翻译成*b = 10;

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	int a = 10;

	//自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改，也说明为什么引用不可更改
	int& ref = a;

	//内部发现ref是引用，自动帮我们转换为: *ref = 20;
	ref = 20; 

	cout << "a:" << a << endl;
	cout << "ref:" << ref << endl;
	return 0;
}

注:C++推荐用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了

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7.const常量引用

const常量引用有一些注意点,如下:

• 不可以直接常量引用
• const常量引用可以防止函数参数误操作

7.1不可直接常量引用

#include <iostream>
using namespace std;

int main() 
{
	int &a = 10; //这种引用是不正确的,会报错.因为引用需要一个合法的内存空间,而字面常量没有空间.
    
	return 0;
}

结果证明了一起

那怎么才可以正确引用字面常量呢?

答案是加上const

#include <iostream>
using namespace std;

int main() 
{
	const int &a = 10;// 这样写相当于把10放进了临时变量tmp,然后 int &a = tmp;
    cout <<"a的值是"<<a<<endl;
	return 0;
}

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7.2const常量引用可以防止误操作

假设我们有一个需求,打印一个数字,写成函数形式

void print(int &a)
{
    cout<<"a的值是"<<a<<endl;
}

这样设计完全没问题,但是如果以后在程序设计中有成千上万行代码,程序员忘记了前面的a是不可以改变的,写成下面这样

void print(int &a)
{
    a = 1000;                     //很明显,这并不是我们的需求,那怎么进行防止这种情况发生,并让系统及时提醒呢?
    cout<<"a的值是"<<a<<endl;
}

所以为了防止这种情况,我们就在引用前面加上const,比如这样const int& a

#include <iostream>
using namespace std;

void print(const int &a)
{
    a = 1000;     
    cout<<"a的值是"<<a<<endl;
}

int main() 
{
	int a = 10;
    print(a);
	return 0;
}

成功达到我们的效果!!!