C++11标准下对于引用的理解

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-10-27 05:20 115阅读 0赞

# 引用（C++11） #

*  ### 概念理解： ###

引用不是新定义的一个变量，而是对已经存在变量的别名

从内存上来看，编译器不会为引用开辟存储空间，引用与其所指向的变量共用同一块内存空间

通过下面一个示例代码来说明：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

*  ### 引用的应用： ###

首先要清楚引用的特性：

1，引用必须要初始化

2，引用类型必须与实体类型保持一致

3，一个变量可以有多个引用

4，引用一旦引用一个实体之后，不能再引用其他实体

**常引用：**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

根据错误3：无法用“double”类型的值初始化“int &”类型的引用，

解决：可以加const 类型转换过程中存在临时变量空间，临时空间存储double转化为int类型的临时变量，const常引用指向临时变量空间

**引用作为函数参数：**

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

引用作为函数参数，在swap交换函数中，如果单纯的值传递作为函数形参，函数调用结束后，发生交换后的数被销毁，难以将产生交换的值返回，在没有接触引用之前，采用指针变量，传地址作为函数形参，以此交换地址空间，即使调用结束，内存空间地址发生交换

具体调试过程如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

**引用作为函数返回值**

int& Add(int a, int b) 
    { 
    	int c = a + b;    
    	return c;
    }
    
    int main() { 
    	int& ret = Add(1, 2);   
    	Add(3, 4);    
    	printf("Add(1, 2) is %d:" ,ret );    
    	return 0; 
    }

测试结果为7，为什么会是7？

以下通过调试观察

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]

注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回

*  ### 传值和传引用效率比较： ###

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    #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 < 100000; ++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 < 100000; ++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;
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

*  ### 引用和指针的区别： ###

在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间

在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。

int main() { 
    	int a = 10;        
    	int& ra = a;    
    	ra = 20;        
    	int* pa = &a;    
    	*pa = 20;        
    	return 0; 
    }

![2021020410465363.png][] ![20210204104716275.png][]

通过调试反汇编代码发现，二者在底层实现过程基本相同

但二者仅仅是在底层实现上类似，二者依然存在一定的区别，否则C++11标准下对引用的提出将毫无意义

引用和指针的不同点:  
**1. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求**

**2. 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**

**3. 没有NULL引用，但有NULL指针 ，可以free指针，不可以free引用**

**4. 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)**

**5. 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**

**6. 有多级指针，但是没有多级引用**

**7. 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**

**8. 引用比指针使用起来相对更安全**

**9.引用本身是有空间的，空间大小与指针大小相同，不会去开辟指向实体空间的大小**

**10.引用++ -->实体值++ 指针++ -->地址偏移**

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221024/a3f65daabe9043b887a66b6a8bfc1652.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]: /images/20221024/67cb13223a6f4e6b92b249a1c321b837.png
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[20210204104716275.png]: /images/20221024/e48fbf40c947495ea242b622e18fe0e4.png