前言
在C语言的学习中,并没有引用这个概念,但是在C++中,加入了引用这个概念,说明引用也是很重要的,但是我们怎么理解引用呢?我是这么理解的,例如在水浒传中,108个英雄好汉都是自己的外号,例如及时雨宋江,豹子头林冲,花和尚鲁智深等等,我们就可以将引用理解为一个变量的外号,既然是外号,说明虽然名称不同,但是还是指的是同样的人。
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。
int a = 10;
int& b = a;
cout << a << " " << b << endl;
cout << &a << " " << &b << endl;
return 0;
通过执行我们发现,不仅a和b的值相同,而且他们的地址也是相同的,这也就证明了引用和本体使用同一块内存空间。
注意:引用类型必须和引用实体是同一种类型。
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
1.定义时必须初始化,在定义c时,并没有初始化,这时非法的,因为引用就是一个外号,没有一个本体,那么是给谁取外号呢?这显然是不行的。
2.一个变量可以有多个引用,还是以刚才水浒传的例子,李逵在家时被叫做“铁牛”,但是有的人还把他叫做“黑子”,还有人叫他“黑旋风”,我们的引用也是类似,一个本体可以有多个引用。
int a = 10;
int& b = a;
int& c = b;
int& d = a;
printf("%d %d %d %d\n", a, b, c, d);
printf("%p %p %p %p\n", &a, &b, &c, &d);
return 0;
我们发现,虽然他有四个名字,但是本质上还是一个变量,拥有同样的内存空间。
3. 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体,意思就是“引用”是一个忠诚的男人,自打初始化开始,引用只要成立,就会一直跟着本体。
int a = 10;
int c = 20;
int& b = a;
b = c;
printf("%d %d %d \n", a, b, c);
printf("%p %p %p \n", &a, &b, &c);
我们发现当我们对b进行赋值时,并不会改变a和b的引用关系,只会改变他的值,所以说“引用”是一个忠诚的男人。
常引用
有时候,我们需要引用的是一个常量,我们就必须使用常量引用。
const int a = 10;
// 该语句编译时会出错,a为常量,这样会将权限扩大
//int& ra = a;
const int& ra = a;
// 该语句编译时会出错,b为常量
// int& b = 10;
const int& b = 10;
double d = 12.34;
// 该语句编译时会出错,类型不同
//int& rd = d;
const int& rd = d;
使用场景
引用一般有两个使用场景,第一个场景是做函数的参数,第二个是做函数的返回值。
做参数
当我们要交换两个变量的值,我们要传入指针才能改变实参的值。
// 1、引用做参数
void swap(int* p1, int* p2) // 传地址
{
int tmp = *p1;
*p1 = *p2;
*p2 = tmp;
}
void swap(int& r1, int& r2) // 传引用
{
int tmp = r1;
r1 = r2;
r2 = tmp;
}
我们前边在实现单链表的时候,我们需要传入二级指针,是为了修改一级指针的,为了让形参的改变影响到实参。
当然在学习了C++的引用之后,我们就可以使用引用传递参数来代替二级指针传递参数。
部分代码示例:
int* singleNumbers(int* nums, int numsSize, int& returnSize){
//int* singleNumbers(int* nums, int numsSize, int* returnSize){
int* a = (int*)malloc(sizeof(int) * 2);
//...
//*returnSize = 2;
returnSize = 2;
return a;
}
int TestList()
{
SLTNode* plist = NULL;
SListPushBack(plist, 1);
SListPushBack(plist, 2);
SListPushBack(plist, 3);
SListPushBack(plist, 4);
SListPushFront(plist, 5);
SListPushFront(plist, 6);
SListPushFront(plist, 7);
SListPrint(plist);
return 0;
}
2.做返回值
int& Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
Add(3, 4);
cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
return 0;
}
为什么会出现这样的结果呢?那是因为我们对函数进行了引用传返回值,此时的ret就是c的引用,也就是c的别名,此时再调用Add(3,4)时,ret也被改为了他的值,ret会随着函数返回结果的改变而改变。
传值、传引用效率比较
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。
#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;
}
值和引用的作为返回值类型的性能比较
#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;
}
通过上述代码的比较,发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。
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;
}
我们通过反汇编来观察,发现引用底层还是通过指针实现的,底层也是要开不同的空间的。
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
总结
这篇文章介绍了“引用”的相关操作,并且讲解了“引用”和“指针”的不同,希望大家点赞收藏。