一、 引用概念

引用不是新定义一个变量，而是给已存在变量取了一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和它引用的变量共用同一块内存空间。

 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

int main()
{
	//一个变量可以有多个引用
	int a = 0;
	int& b = a;
	int& c = b;

	//引用在定义时必须初始化
	//int& d;

	//引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
	int x = 10;
	c = x; //x的值赋值给c，c依旧是/b对象别名

	return 0;
}

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

二、引用特性

1. 引用在定义时必须初始化

2. 一个变量可以有多个引用

3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体（C++不可以，要配合指针。而Java可以）

void TestRef()
{
    int a = 10;
    // int& ra; // 该条语句编译时会出错
    int& ra = a;
    int& rra = a;
    printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra); 
}

三、常引用

const int 常变量的权限比 int 普通变量的权限下。引用要同类型的变量，并且权限不能扩大，只能缩小或平移。

int main()
{
	//不可以
	//引用过程中，权限不能放大
	const int a = 0;
	//int& b = a;

	//可以，c拷贝给d，没有放大权限，因为d的改变不影响c
	const int c = 0;
	int d = c;

	//不可以
	//引用工程中，权限可以平移或者缩小
	int x = 0;
	int& y = x;
	const int& z = x;
	++x;
	//++z; //z是常变量无法修改

	const int& m = 10;

	return 0;
}

四、引用的作用

1、 引用做别名 （输出型参数(即函数中形参的改变可以改变实参)）

//用引用代替指针
void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = left;
}
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 66;
    Swap(a,b);
    printf("a = %d , b = %d",a,b);
    return 0;
}

2、 引用做参数  （减少拷贝调高效率）（大对象/深度拷贝类对象）

//下面我做一个小测试，大家可以尝试运行一下
typedef struct ListNode
{
	int val;
	struct ListNode* next; // c/cpp
	//ListNode* nect //cpp
}*PNode;

void LTPushBack(PNode& phead, int x);

#include<time.h>

struct A { int a[100000]; };


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();

	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;
}

int main()
{
	TestRefAndValue();
	return 0;
}

引用是传递的地址，开辟的是地址的内存。而值传递传递a开辟的是这个向量的内存，远远大于地址的内存。

3.引用做返回值    (减少拷贝提高效率)（大对象/深拷贝类对象）

int Count1()
{
	static int n = 0;
	n++;

	// ...
	return n;
}

//传引用返回
int& Count2()
{
	static int n = 0;
	n++;

	// ...
	return n;
}

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

测试引用做返回值和不用引用做返回值

#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 < 10000; i++)
		TestFunc1();
	size_t end1 = clock();

	size_t begin2 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; i++)
		TestFunc2();
	size_t end2 = clock();

	// 计算两个函数运算完成之后的时间
	cout << "TestFun1 time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFun2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}

int main()
{
	TestReturnByRefOrValue();

	return 0;
}

4.引用做返回值 修改返回值+获取返回

代码演示

struct SeqList
{
	int a[100];
	size_t size;
};
int SLGet(SeqList* ps, int pos)
{
	assert(pos < 100 && pos >= 0);

	return ps->a[pos];
}

void SLModify(SeqList* ps, int pos, int x)
{
	assert(pos < 100 && pos>=0);

	ps->a[pos] = x;
}

int& SLAt(SeqList& s, int pos)
{
	assert(pos < 100 && pos >= 0);

	return s.a[pos];
}
int main()
{
	//int& ret = Count(10);
	//cout << ret << endl;

	//printf("ssssssssssssssssssss\n");
	//rand();
	//cout << ret << endl;

	SeqList s;
	SLModify(&s, 0, 1);
	cout << SLGet(&s, 0) << endl;
	
	//对第0个位的值+5
	int ret1 = SLGet(&s, 0);
	SLModify(&s, 0,ret1 + 5);

	SLAt(s, 0) = 1;
	cout << SLAt(s, 0) << endl;
	SLAt(s, 0) += 5;

	return 0;
}

五、 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

int main()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;
 
    cout<<"&a = "<<&a<<endl;
    cout<<"&ra = "<<&ra<<endl;
    return 0;
}

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;
}

我们来看下引用和指针的汇编代码对比：

引用和指针的不同点:

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