浅谈c++引用

news2024/9/20 0:51:33

浅谈c++

在这里开设 <<浅谈C++>> 系列专题,针对C++重点内容展开探讨与观察底层,同时也是一个面试专栏,所选知识大多为面试常见问题.前期较为基础,难度会逐渐上升哦~

本专栏采用经典的哲学三段论编写:是什么|为什么|怎么做
力图精简,高效.

第一章: 浅谈C++函数重载

传送门

浅谈c++
什么是引用
为什么存在引用
我们平常如何使用引用
- 常引用
- 两个重要使用场景
- - 做参数
  - 做返回值
引用与指针的不同点
总结

什么是引用

引用不是新定义一个变量,是给已经存在的变量取了一个别名,引用变量不会开辟
新的内存空间,它和它引用的变量共用一块内存空间.

 类型& 对象名 = 引用实体;

在这里插入图片描述

以上是一些使用特征,有

引用在定义时必须初始化
一个变量可以有多个引用
引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体

指针在没有const修饰下可以指向其他地址

为什么存在引用

既然C语言通过指针能够很好的进行内存操作,那为什么会在C++新增引用这样的操作.

C++中引用最初是为了解决运算符重载的问题;

关于运算符重载,我们会在本专栏下一章**<<浅谈C++类和对象>>**中进行整理.

另一个特点就是可以引用临时对象;也是类和对象话题.

实践中,使用指针通常会有:

空指针
野指针
人为修改指针变量但不知情

引用则有:

引用不允许为空(空指针)
定义初始化(野指针)
只能指向一个实体(值修改)

我们平常如何使用引用

常引用

C语言中我们可以借助const关键字对指针进行控制,引用和指针这么像,那么const可不可以用于引用呢?

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产生如上报错

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运行成功

权限的放大

这样呢?

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运行成功

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权限的缩小

取别名的原则:对原引用变量,权限只能缩小,不能放大,经过const修饰,权限变为只读.

那么,我们可不可以给常量取别名呢?

int a = 10;
int &b = a;
int &c = 20;//?

当然不可以,原理同上,20作为常量权限为只读,直接进行引用属于权限的放大.

const int &c = 20;

权限相同即可

继续观察如下代码

double d = 3.14;
const int& e = d;

已知引用有必须指向相同类型的特性,为什么这样的代码可以运行呢?

C语言存在隐式类型转换,C++以C语言为基础,沿用了这种特性.

在这里插入图片描述

数据转换时会产生临时变量,会把转换后的数据取出存放进来,且具有常性质,是只读的.const引用则指向了这块临时变量,是临时变量的别名.

之后临时变量会拷贝到e,e的改变不影响临时变量.

e是临时变量的别名,不再指向d.

在这里插入图片描述

从此,临时变量的生命周期就跟着e走啦!!!

涉及到了函数传参问题,当函数的参数为引用时,就要注意参数之间的权限匹配问题啦.只能相等或缩小,不能放大.

//void func(const int& x)就可以啦
void func(int& x)
{
    
}

int main()
{
    int a = 10;
    const int &b = a;
    
    func(a);
    func(b);//是不可以滴
    
    return 0;
}

两个重要使用场景

做参数

void Swap(int &x, int &y)
{
    int tem = x;
    x = y;
    y = tem;
}
void Swap(double &x, double &y)
{
    double tem = x;
    x = y;
    y = tem;
}

int main()
{
    int a = 0;
    int b = 1;
    Swap(a, b);
    
    double c = 1.2;
    double d = 3.4;
    Swap(c, d);
}

不像以前C语言时需要借助指针解引用那么麻烦,传入了变量的别名,指向同一块地址,直接可以进行修改.

也可以做输出型参数(薄纱C)

同时传引用的效率高于传值或者传指针20-30倍.

意义:

输出型参数
减少拷贝,提高效率

做返回值

静态变量的补充:在同一个作用域只会初始化一次,指向的是同一块地址.

传值返回

int count()
{
    static int n = 0;
    n++;
    
    return n;
}

int main()
{
	int ret = count();
    return 0;
}

传值返回过程中,会产生一个临时变量,如果数据较小,将用寄存器代替,如果数据较大,则会在上一层栈帧中开辟预留空间进行拷贝.会先将n传给临时变量,临时变量拷贝到ret;当n没有用static修饰时,在函数栈帧中,出了count的作用域n就会销毁,所以需要临时变量的帮助.

在这里插入图片描述

传引用返回

int &count()
{
    static int n = 0;
    n++;
    
    return n;
}

int main()
{
	cout << count() << endl;
    cout << count() << endl;
   	cout << count() << endl;
    return 0;
}

产生一个引用类型的临时变量,相当于临时变量是返回值n的别名,临时变量有传给了count,即把n传回,减少了传值返回临时变量开辟的空间,意味着返回了n的别名.

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