C++新手村教学

引用
- 引用特性
- 使用场景
- 传值与传引用效率比较
- const常引用
- 引用与指针的区别

引用

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

首先我们看一个简单的程序：

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

我们在 int 类型的后面接上了 & 符号，这个就代表引用。(&符号接在变量前面就叫取地址比如：int* b =&a )

那么引用是什么意思呢？
引用就是别名，比如孙悟空它就有很多别名，比如：美猴王、悟空、弼马温、齐天大圣都是它的名字，也都代表是孙悟空这个人物。

在Java中引用完全替代了指针，而在C++中没有完全替代指针，只是方便去替代(指针)做一些事情

如果我们要实现一个单链表，那么我们有了引用我们就可以这样：

某些算法书还会出现这样的我们以前没学引用所看不懂的代码：

引用特性

引用在定义时必须初始化
我们不能写下面这种代码：
int& ra ;
“没有初始化，直接写一个引用”
一个变量可以有多个引用

int main()
{int a = 1;int& b = a;int& c = a;int& d = c;return 0;
}

引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
意思就是我们已经int& ra = a;
那么就不能更改ra引用的对象(int& ra = b;这样是不允许的)

使用场景

做参数

void Swap(int& left, int& right)
{int temp = left;left = right;right = temp;
}

输出型参数

做返回值

我们来看看下面的代码：

注意：

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器信息等
函数运行结束后，该函数对应的栈空间就被系统回收了
空间被回收指该块栈空间暂时不能使用，但是内存还在;

为什么会返回的是临时变量？

由上面图我们可以知道，我们返回的值是之前值的一份临时拷贝，在出Count函数栈帧在外面定义的临时变量。

这个临时变量如果比较小，可能在寄存器里面创建，如果比较大，那么就在上一层栈帧找个位置提前开辟好
如果是引用返回的话：

但是如果n不是存放在静态区，而是栈里面会怎么样？

这个代码就是有问题的！！！

内存销毁意味着什么？
1.空间还在吗？空间还在，只是使用权不是我们的，我们存的数据不被保护
2.我们还能访问吗？能，只是我们读写的数据都是不确定的
（空间的申请和释放，就像是住酒店，退房了房间还在，只是不属于我们使用了，但是我们偷偷仿制一把钥匙还是能进入。空间读写数据，就像是我们丢下房间里面的东西，如果我们退房了，我们偷偷进去找，东西可能被打扫了，也可能下一任租客拿走了，东西还在不在是不却确定的）

结论：
出了函数作用域，返回变量不存在了，不能用引用返回，因为引用返回的结果是未定义的。
出了函数作用域，返回变量存在，才能用引用返回

传值与传引用效率比较

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

以值和引用的作为返回值类型的性能比较

#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 < 1000000; ++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 < 1000000; ++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;
}

传引用返回作用：

减少拷贝，提升效率
修改返回值

关于修改返回值，我们可以通过以前C语言的顺序表实现来了解
我们修改顺序表实现的SeqListModify

头文件：
size_t SLSize(SeqList* psl);
SLDataType& SlAt(SeqList* psl, size_t pos);
实现：
size_t SLSize(SeqList* psl)
{assert(psl);return psl->size;
}
SLDataType& SlAt(SeqList* psl, size_t pos)
{assert(psl);assert(pos < psl->size);return psl->array[pos];
}
int main()
{SeqList sl;SeqListInit(&sl);SeqListPushBack(&sl, 1);SeqListPushBack(&sl, 2);SeqListPushBack(&sl, 3);SeqListPushBack(&sl, 4);// 偶数*2;for (size_t i = 0; i < SLSize(&sl); ++i){if (SlAt(&sl, i) % 2 == 0){SlAt(&sl, i) *= 2;}}for (size_t i = 0; i < SLSize(&sl); ++i){cout << SlAt(&sl, i) << endl;}SeqListDestory(&sl);return 0;
}

以值和引用作为函数参数的性能比较

#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 < 1000000; ++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 < 1000000; ++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;
}

引用做参数：

减少拷贝，提供效率
输出型参数，函数中修改形参，实参也修改了

const常引用

一般情况引用做参数都是用const引用
指针和引用赋值中权限可以缩小，但是不能放大

比如我们可以这样使用：
int a = 1;(a是可读可改)
int& ra = a;(ra也是可读可改)这是权限平移

const int b=2;(b只能读)
int& rb = b;(rb变成可读可改)权限放大，是错误的
const int& rb = b;(这样就能正常使用，变成只能读)

int c = 3; (可读可改)
const int& rc = c;(只能读)权限缩小，是正确的

下面这种情况也是典型的临时变量具有常性的例子：

引用与指针的区别

引用与指针的不同点：

引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
引用在定义时必须初始化，指针没有要求
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
没有NULL引用，但有NULL指针
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)
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
有多级指针，但是没有多级引用
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
引用比指针使用起来相对更安全

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