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前言
今天我们来学习C++很重要的知识点:【引用】,这里会详细讲解到C++引用的各种知识,码字不易,请多多支持
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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。
即:
- 取别名
- 不会开辟新空间,只是与所引用的共用一块空间
我们可以看下面的截图,便于我们的理解:
不难看出创建指针pa是开辟一个新空间存放a的地址。
ra的地址和a的地址是一样的
因为C++中出现了引用,很多我们之前写的代码就可以优化一下了,比如:
Swap函数:
格式:
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;
注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的
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
先举一个例子,便于后面的理解:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
int b = 20;
ra = b;
return 0;
}
可以思考一下:ra=b是将ra的引用的指向还是将b的值赋值给ra?
发现了吗?
是直接赋值的,而不是改变ra的引用的指向。
从这里我们也可以看到,赋值给ra,a的值也随之改变。
注:这个只是在C++中是这样的,Python等语言中引用的指向是可以改变的(可以替代指针),因此C++中引用不可以完全取代指针。
使用场景:
1.做参数:(和指针重合的功能)
还有可能我们刚开始学习数据结构的时候,经常看到书上是这样的写的:
void SListPushBack(Node*& pphead,int x);
那时候没有学习C++的引用的话,那就比较迷,那时候我也是这样的☹
现在学完C++的引用就会知道这是对Node*的引用
2.做返回值:
下面举几个例子用于对比,理解:
1. int cout()--------static int n=0;
- 这个函数是先建立main函数的栈帧,在main函数的栈帧开辟一块空间将ret存入,然后再建立count函数的栈帧,那我们创建的静态变量在不在count栈帧中呢?
- 不在的,这里涉及了操作系统的内容,未来在操作系统那一专栏将会系统介绍这个,这里先讲个大概:有一个叫作进程地址空间,里面分为几大区域,有栈(有栈帧,先建立的函数在上面,后建立的函数在上面),对,静态区(操作系统中叫数据段),常量区(操作系统中叫代码段)。
- 因此栈帧销毁了, n没有受到影响。
static定义的变量放在静态区中,运行完count函数,n也不会被销毁。
注:
-
传值返回的本质不是把n作为函数调用的返回值,而是中间产生一个临时变量(小的话放在寄存器,单个寄存器只有4个字节或者8个字节,大的话放在上一层栈帧某个位置),临时变量的类型是int,与函数返回值的类型对应,然后n赋值给临时变量,临时变量作为函数调用的返回值。
为什么呢? - 这里要考虑n是局部变量的时候的情况:下一个例子为你解答:
2. int cout()--------int n=0;
上面传值返回的本质之所以是那样的是因为函数调用完,如果n不是静态变量,而是局部变量的话,当函数调用完成的时候,直接返回n的话,此时n已经被销毁了,返回的值是随机值。【此时销毁的空间还在,但是使用权不属于你,发生越界返回】
3. int& count()-------static int n=0;
如果引用返回,也会产生临时变量,此时临时变量是n(静态变量)的别名。
n不在count栈帧中。
4. int& count()-------int n=0;//这个程序是不对的!!!
如果引用返回,也会产生临时变量,此时临时变量是n(局部变量)的别名,此时就会出现问题,n已经被销毁,函数调用返回临时变量,相当于访问野指针。
内存销毁意味着什么?
空间销毁后,访问这个空间存在多种情况:
- 还可以正常使用。
- 被新数据覆盖了。
- 还有一种情况是访问已被销毁的空间会出现未定义行为。这是因为当内存被释放时,系统不会立即清除该内存中的数据,因此如果访问已被销毁的空间,可能会读取到旧的数据或者无效数据,导致程序出现未定义行为。这种情况非常危险,可能会导致程序崩溃、数据损坏或者安全漏洞。因此,在程序中应该避免访问已经被销毁的空间,以确保程序的正确性和安全性。
就如何我们住酒店一样:
我们退房之后再偷偷潜入房间,拿我们落下的物品会出现多种情况:
-
物品未被人触碰或移动,我们可以顺利取回。
-
物品被人触碰或移动,我们可能会发现物品的位置或状态发生了变化。
-
物品被其他人取走或替换,我们可能会发现物品不在原来的位置或者被其他物品所替代。
代码演示:
引用传值:
这里访问的是已经被销毁的空间,即访问一个野指针,但由于可能该空间没有被再次使用,所以数据暂时还可以使用,但是极度不安全!!!
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
int& count()
{
int n = 0;
n++;
return n;
}
int main()
{
int ret = count();
cout << ret << endl;
return 0;
}
深化理解:
这里ret是临时变量的别名,临时变量是n的别名,可以这样说:ret是n的别名,但由于n是在count函数栈帧中的,其数据已经被销毁,故会生成随机值
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
int& count()
{
int n = 0;
n++;
return n;
}
int main()
{
int& ret = count();
cout << ret << endl;
cout << ret << endl;
cout << ret << endl;
return 0;
}
栈是向下生长的,上面高地址,下面低地址
这里可以继续类比我上面的例子:
- 我偷偷潜入房间中,发现物品保持原状//1
- 我偷偷潜入房间中,发现物品被扔在了垃圾堆里//随机值
再深化理解
这里可以发现这里三个地址是一样的:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
int& count()
{
int n = 0;
n++;
cout << &n << endl;
return n;
}
void Func()
{
int x = 100;
cout << &x << endl;
}
int main()
{
int& ret = count();
cout << ret << endl;
cout << ret << endl;
Func();
cout << ret << endl;
cout << &ret << endl;
return 0;
}
总结:
正确玩法:
最后
十分感谢你可以耐着性子把它读完和我可以坚持写到这里,送几句话,对你,也对我:
1.永远都要保持善良,即便善良的人往往容易受伤,但善良是作为人来说,最宝贵的品质。
2.二十出头或者十多岁的小男孩们请千万要好好读书,人的一生就只有一次,学生阶段是人生最宝贵的时候,拼命读书才是正事。
3.累了的时候就多睡觉,多跑步,多运动。适当的放松,养好精神后再继续努力方可再创辉煌。
4.良人难遇,也要保持初心,相信才会有希望。
5.多独处,多复盘,想想今天自个干了啥,啥没干好,为啥没干好,该怎么干好。
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