C++【引用】—

【引用】——串讲（视频89-94）

Note:
i.视频为黑马程序员C++视频，系列文章为视频听课笔记;
ii.引用不仅包含定义及简单应用，在类与对象…中也有涉及；
iii.难度指数：+++
iv.不论变量、函数名、标识符形式怎样复杂，只要我们考虑编程的本质是对内存的操作，对内存进行分析，一切逻辑都会变得清晰。

1.引用的基本语法
1）含义：给变量起别名
2）code格式：数据类型 &别名 = 变量名
例如：int &b = a，则b为变量a的引用，也是对引用b的初始化
3）内存图解：

由图可见，若定义b为变量a的引用，则b可对变量a中存储的值进行操作。

2.引用的注意事项
1）引用定义则必须进行初始化
2）引用在第一次初始化后不可更改

3.引用做函数参数（重点）
之前提到某封装函数被调用，传参时的传递方式分为按值传递或按地址传递，前者形参的改变不能改变实参的值，后者形参的改变可以改变实参的值；或者说前者形参不能修饰实参，后者形参可以修饰实参。

实际上，按地址传递实际上是传递的是指针，其记录实参的地址，因此可以实现对实参的修饰。引入“引用”的概念之后，可利用其作为函数参数实现对实参的修饰。

至此，函数被调用时，参数的传递方式有以下几种：
1）值传递
2）地址传递
3）引用传递
举例：以完成实参值的交换为例
1）值传递

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//定义值传递交换函数
void swap01(int a,int b)
{//值传递交换函数无法实现实参的交换int temp = a;a = b;tmep = b;cout << "值传递形参a=" << a << endl;//a=20cout << "值传递形参b=" << b << endl;//b=10
}
int main()
{int a = 10;int b = 20;swap01(a, b);cout << "值传递交换后实参a=" << a << endl;//a=10cout << "值传递交换后实参b=" << b << endl;//b=20
}

依靠值传递交换函数，无法实现实参的交换。

2）地址传递

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//定义地址传递交换函数
void swap02(int *a,int *b)
{//地址传递交换函数可以实现实参的交换int temp = *a;*a = *b;tmep = *b;cout << "地址传递形参a=" << a << endl;//a=20cout << "地址传递形参b=" << b << endl;//b=10
}
int main()
{int a = 10;int b = 20;swap02(&a, &b);cout << "地址传递交换后实参a=" << a << endl;//a=20cout << "地址传递交换后实参b=" << b << endl;//b=10
}

依赖地址传递交换函数，可以实现实参的交换。

3)引用传递

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//定义引用传递交换函数
void swap03(int &c,int &d)//定义形参c为a的引用，d为b的引用
{//引用传递交换函数可以实现实参的交换int temp = c;c = d;tmep = d;cout << "引用传递形参a=" << c << endl;//a=20cout << "引用传递形参b=" << d<< endl;//b=10
}
int main()
{int a = 10;int b = 20;swap03(a, b);//注意这里的实参，不需要加任何东西符号cout << "引用传递交换后实参a=" << a << endl;//a=20cout << "引用传递交换后实参b=" << b << endl;//b=10
}

依赖引用传递交换函数，可以实现实参的交换，形参作了实参的引用。

【总结】：
1）封装函数在没有返回值的情况下，要想实现对main函数中实参的操作，必须在封装函数中对其内存进行操作。
2）引用类似于指针的简化版本，它不像指针一样类似于一种数据类型，需要定义，有固定的含义，即存储的是内存地址。它更像是变量的分身，代替变量完成不能完成的对内存的操作。

4.引用做函数返回值（重点、难点）
Note：
1）不能返回局部变量的引用，但可以返回静态变量的引用。
【碎碎念】：总之，所有的注意事项都跟内存息息相关。

代码示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int& test01()//注意这里定义的函数返回值类型为引用
{int a = 10;//a为局部变量，存储在栈区，函数调用完之后，变量内存就被释放。return a;
}
int& test02()
{static int a = 100;//a为静态变量，存储在全局区，程序全部执行完毕后释放return a;
}
int main()
{//创建局部变量引用int &ref = test01();//ref为局部变量a的引用，但是由于a在函数执行完后即被释放，因此ref并没有可以操纵的内存cout << "作局部变量引用ref的值=" << ref << endl;//10，之所以输出10，是由于编译器对a保留一次的操作cout << "作局部变量引用ref的值=" << ref << endl;//乱码//创建静态变量引用   int &ref2 = test02();cout << "作静态变量引用ref的值="<< ref2 << endl;//100cout << "作静态变量引用ref的值="<< ref2 << endl;//100
}

2）函数的调用可以作为左值

代码示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int& test02()
{static int a = 100;//a为静态变量，存储在全局区，程序全部执行完毕后释放return a;
}
int main()
{//创建静态变量引用 int &ref2 = test02();cout << "ref2="<< ref2 << endl;//100cout << "ref2="<< ref2 << endl;//100//函数的调用作为左值test02() = 1000;//test02()可以看成a的引用cout << "ref2="<< ref2 << endl;//1000cout << "ref2="< ref2 << endl;//1000
}

从上面的例子中可以看到，函数test02()作为左值可以实现对静态变量的赋值操作。

5.引用的本质

1）定义：引用的本质是一个指针常量。
涉及到指针常量：指针的指向不可更改，但指向的内存中的值可更改。
易混淆的常量指针：指针的指向可以更改，但指向的值不可更改。
2）前面在引用的注意事项中提到，引用一旦初始化就不能更改，这也是跟引用的本质有关系，引用初始化时就确定了其指向，而其指向是不可更改的。
3）之所以引用的定义形式等跟指针不同，是因为在C++中，编译器对引用进行了包装，代码示例如下:

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;void func(int &ref)//等价于int * const ref = &a
{//等价于*ref = 20ref = 100;
}
int main()
{int a = 10;int &ref = a;//等价于int * const ref = &aref = 20;//ref为引用，内部编译器转换为*ref = 20cout << "ref:" << ref << endl;//20cout << "a:" << a << endl;//20func(a);cout << "ref:" << ref << endl;//100cout << "a:" << a << endl;//100return 0;
}

6.引用在类与对象中的应用（拓展、难点）

1）背景：创建类person，已知其中包含age属性以及personaddperson成员函数，该成员函数可以实现两个实例对象age属性的求和。
2）要求：创建实例对象p1、p2，实现p2.age与若干个p1.age的连续相加。
3.1）示例介绍：

如代码示例一所示，成员函数personaddperson的函数类型为person，从函数的输出结果中可以看到，每次调用成员函数时，this指针都指向不同的实例对象（从输出的地址可以看出），因此，代码示例一不能实现p2.age与若干个p1.age的连续相加，仅且只能实现一次相加，下一次调用时，this指针即指向由成员函数创建的新的实例对象（非p2）。

//代码示例一
class person
{public://有参构造函数person(int age){this->age = age;}person personaddperson(person &p)//返回为“类”{this->age += p.age;cout << "this指针" << this << endl;//输出每次成员函数调用时，this指向的对象地址cout << "this指向的年龄为：" << this->age << endl;//输出每次成员函数调用时，this指向对象的年龄return *this;}int age;
};void test01()
{person p1(10);person p2(10);p2.personaddperson(p1).personaddperson(p1).personaddperson(p1);cout << "p2对象年龄为：" << p2.age << endl;
}int main()
{test01();
}

当成员函数返回为类，输出结果为：

3.2）示例介绍

如代码示例二所示，成员函数personaddperson的函数类型为person&，从函数的输出结果中可以看到，每次调用成员函数时，this指针均指向实例对象p2（从输出的地址可以看出）。这可以理解为：当利用类的引用作为函数返回类型时，所有创建的示例对象都是p2的别名，因此实现了对p2内存的连续操作。因此，示例二可以实现p2.age与若干个p1.age的连续相加。return *this 实际上返回的就是this指针指向的实例对象。

//代码示例2person& personaddperson(person &p)//返回为“类”{this->age += p.age;cout << "this指针" << this << endl;//输出每次成员函数调用时，this指向的对象地址cout << "this指向的年龄为：" << this->age << endl;//输出每次成员函数调用时，this指向对象的年龄return *this;}

当成员函数返回为“类”的引用（代码示例如上），输出结果为：

【一点思考】：
1）在刚开始学习引用时，把引用单纯的勉强理解为变量的别名，当接触了引用在“类与对象”中的应用后，发现，引用可以是任何事物的别名，可以是类的别名，好像也可以是函数的别名等等。在本文6）的案例中，其作为p2实例对象的别名实现了对p2中age属性的连续操作。
2）之前我将指针可以看作一种数据类型，记为int/char... *，即可套用其他数据类型定义的模板。
同理，引用也可以看作一种数据类型，记为int/char/person &，这样可以帮助我们更好的理解代码。

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