C++入门–引用-一起编程

一、概念

C++给已存在的变量起别名的过程叫引用

二、格式

引用类型& 引用变量名 = 引用实体

（引用类型必须和引用实体是同类型的）

void Test()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;//<====定义引用类型
}

三、特性

引用在定义时必须初始化

一个变量可以有多个引用

引用一但引用一个实体，就不能引用其他实体

可以在引用的基础上引用，例如

int a = 1;
int& b = a;
int& c = b;

5.可以引用所有类型的变量

6.引用实体的值改变，它的引用的值也会对应改变

7.引用理论上没有独立空间，和它的引用实体共用同一块空间

（但是，引用在底层实现上其实是有空间的，因为它是用指针实现的）

四、权限问题

1.权限的扩大

引用不能扩大权限，因此下面的代码是错误的

const int a = 1;
int& b = a;

2.权限的缩小

（1）同类型缩小权限以保证安全

int a = 1;
const int& b = a;

这里const保证了a的值不能通过b修改，进而保证了某些使用场景下的安全

（2）不同类型的权限缩小

double a = 1.1;
int& b = a;//代码①

double a = 1.1;
const int& b = a;//代码②

放在编译器上运行会发现：代码①错误，代码②正常运行。

原因如下:

代码②中，由于a、b类型不同，因此在将a赋值给b时，首先产生一个临时变量（int）a = 1，b其实是这个临时变量的引用。而由于临时变量具有常性，因此b的类型为const int&。

这也解释了代码①错误的原因：将常属性的临时变量赋值给了类型为int的b，导致权限扩大而产生错误。

因此在代码②中，改变a的值，b的值不会发生变化（b实质上是临时变量的引用，而非a的引用）

而这个临时变量的生命周期，等于b的生命周期，也就是说：b销毁时该临时变量才销毁

五、使用场景

做参数

此处就以添加const缩小权限防止left和right在函数内被修改，保证了安全

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

做返回值

//正确使用举例
int& Count()
{
   static int n = 0;
   n++;
   // ...
   return n;
}

如果函数返回时，出了函数作用域返回对象还在，则可以使用传引用返回；若返回对象已经换给系统了，则不能使用传引用返回。

六、传值和传引用的效率比较

做参数

#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 < 10000; ++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 < 10000; ++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;
}

2.做返回值

#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;
}

可以看出，传引用的效率高于传值。

七、引用和指针的区别

本质上，引用在底层就是用指针来实现的

下面来看引用和指针的汇编代码对比

我们发现，引用和指针实现方法其实是一样的

那么它们的区别在哪？

1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。

2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求

3. 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

4. 没有NULL引用，但有NULL指针

5. 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)

6. 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

7. 有多级指针，但是没有多级引用

8. 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

9. 引用比指针使用起来相对更安全

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