C++初阶引用

引用

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。

比如周树人，在外的笔名叫鲁迅

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

int main()
{
	int a = 0;
	int& b = a; // 引用

	cout << &a << endl;
	cout << &b << endl;

	b++;
	a++;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

引用的特性

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

int a = 0;
int& b = a
int x = 1;
// 赋值
b = x;

在这里插入图片描述
b还是和a的地址是一样的

使用输出型参数

二叉树的前序遍历

本题用c语言写的话：

void _preorderTraversal(struct TreeNode* root,int* a,int* pi)
{
    if(root==NULL)
    return NULL;

    a[(*pi)++]=root->val;
    _preorderTraversal(root->left,a,pi);
    _preorderTraversal(root->right,a,pi);
}

而c++用了引用后：

void _preorderTraversal(struct TreeNode* root, int* a, int& ri)
{
    if (root == NULL)
        return;

    printf("[%d] %d ", ri, root->val);
    a[ri] = root->val;
    ++ri;
    _preorderTraversal(root->left, a, ri);
    _preorderTraversal(root->right, a, ri);
}

//只放部分代码展示
int i = 0;
_preorderTraversal(root, a, i);

为什么不是直接传值(如图)：
在这里插入图片描述
使用交换函数的使用也会方便许多

void swap(int& x1, int& x2)
{
    int tmp = x1;
    x1 = x2;
    x2 = tmp;
}
int main()
{
    int x = 0, y = 1;
    swap(x, y);
    
	return 0;
}

以前学习单链表尾插的时候

c语言二级指针的玩法

void PushBack(ListNode** pphead, int x)
{
    ListNode* newnode;
    if (*pphead == NULL)
    {
        *pphead = newnode;
    }
    else
    {

    }
}

int main()
{
    ListNode* plist = NULL;
    PushBack(&plist, 1);
    PushBack(&plist, 2);
    PushBack(&plist, 3);

    return 0;
}

C++，引用的玩法

typedef struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode* next;
}ListNode, *PListNode;

void PushBack(ListNode*& phead, int x)
//void PushBack(PListNode& phead, int x) 和上面代码一样的
{
    ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    // ...
    if (phead == NULL)
    {
        phead = newnode;
    }
    else
    {

    }
}

int main()
{
    ListNode* plist = NULL;
    PushBack(plist, 1);
    PushBack(plist, 2);
    PushBack(plist, 3);

    return 0;
}

plistnode是对struct Listnode*的typedef，也就是指针的typedef。plistnode代表结构体指针

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。
如果传的是指针或者引用效率就会高很多，所以引用可以提高效率。

作返回值

在这里插入图片描述

不是把n返回给ret，因为函数调用结束的时候，n已经销毁了，所以不敢拿n去返回。所以设定是会生成临时变量，可能会用寄存器也可能是其他方式。在返回前拷贝给临时变量。把n的值拷贝到寄存器，然后寄存器充当返回值，一般值小的时候。当n比较大的时候，会在栈帧中间部分提前压一块空间作返回值。

还有一种返回方式叫传引用返回
返回的是n的引用，也就是返回的是n
可能会出现问题，n销毁了还返回n的别名，类似于野指针
在这里插入图片描述

int& Count()
{
	int n = 0;
	n++;
	
	// ...
	return n;
}

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

打印的结果可能是1，也可能是随机值，取决于这个栈帧销毁后空间会不会被置成随机值，得看环境，在vs下的结果是1 1

来看下面的代码会造成什么不一样的情况：

int& Count()
{
	int n = 0;
	n++;
	
	// ...
	return n;
}

int main()
{
	int& ret = Count();
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

cout<<ret是一个函数调用，流插入这个函数调用还是在count空间上，只是栈帧大小可能比count大或小，函数调用时定义一些变量的时候就会对比如原来n的位置进行覆盖。

第一次调用没有覆盖因为调用函数先传参。传参过去之后函数建立栈帧但是传的值不会受到影响。第二次调用的时候想去取值，就会发现值被覆盖了。

不一定会覆盖，如果变量定义在太前一般都会被覆盖。比如在n前面定义一个大的数组就可能不被覆盖了。那么两次打印结果就都为1了(vs下)。

int& Count()
{
    int a[1000];
	int n = 0;
	n++;
	return n;
}

再看一个情况

int& Add(int a, int b)
{
    int c = a + b;
    return c;
}

int main()
{
    int& ret = Add(1, 2);
    Add(3, 4);
    cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;
}

可能是随机值可能是7，看栈帧销毁后空间会不会被置成随机值。

传引用返回让代码优化的例子：

C的接口设计
读取第i个位置的值
int SLAT(struct SeqList* ps, int i)
{
	assert(i < ps->size);
	// ...
	return ps->a[i];
}
修改第i个位置的值
void SLModify(struct SeqList* ps, int i, int x)
{
	assert(i < ps->size);

	// ...
	ps->a[i] = x;
}

CPP接口设计
读 or 修改第i个位置的值
int& SLAT(struct SeqList& ps, int i)
{
	assert(i < ps.size);
	// ...
	return (ps.a[i]);
}

int main()
{
	struct SeqList s;
	s.size = 3;
	// ...
	SLAT(s, 0) = 10;
	SLAT(s, 1) = 20;
	SLAT(s, 2) = 30;
	cout << SLAT(s, 0) << endl;
	cout << SLAT(s, 1) << endl;
	cout << SLAT(s, 2) << endl;

	return 0;
}

小总结

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。

如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(还没还给系统)，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。

传引用传参（任何时候都可以用）
1、提高效率
2、输出型参数（形参的修改，影响的实参）

传引用返回（出了函数作用域对象还在才可以用）
1、提高效率
2、修改返回对象

引用的权限

在引用的过程中
权限可以平移
权限可以缩小
权限不能放大

int func()
{
	int a = 0;

	return a;
}

int main()
{
	const int& ret = func();

	const int a = 0;

	// 权限的放大
	// int& b = a;
	
	//int b = a; 可以的，因为这里是赋值拷贝，b修改不影响a

	// 权限的平移
	const int& c = a;

	// 权限的缩小
	int x = 0;
	const int& y = x;//x更改y也会改，y不能更改

	int i = 0;
	const double& d = i;

	return 0;
}