C++修炼之练气期第五层——引用

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了C++修炼之练气期第五层——引用。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

C++修炼之练气期第五层——引用,C++系列,c++,数据结构,c语言

目录

1.引用的概念

2.引用的性质

3.常量引用

4.使用场景

1.作参数

2.作返回值

5.传值与传引用的效率比较 

6.值和引用作为返回值的性能比较 

7.引用与指针

指针与引用的不同点


要说C语言中哪个知识点最难学难懂,大部分人可能和我一样的答案——指针。C++既然是C语言的豪华升级版肯定要优化这一问题。不过指针虽然难,但是不得不说它确实牛*呀,指针使C语言变得更加灵活更加万能,可以说指针是C/C++的精髓,因此取缔指针是万万不能的,所以C++的祖师爷引进了引用的概念。

1.引用的概念

引用给已经存在的变量取个别名;编译器不会为引用变量开辟新的内存空间,它和引用的变量共用同一块内存空间

例如:小明的小名叫作明明,不管是“明明”还是“小明”都指的是同一个人;

格式类型& 引用变量名 = 被引用的实体

//例如 ra 为 a 的引用
int a = 0;
int& ra = a;

比较一下两个变量的地址是否相同;

//比较二者的地址
cout << &a << endl;
cout << &ra << endl;

C++修炼之练气期第五层——引用,C++系列,c++,数据结构,c语言

2.引用的性质

1.引用变量的类型与引用实体的类型要相同;

int a = 0;
int& ra = a;

char ch = 'a';
char& rch = ch;

2.引用在定义时必须初始化;

int a = 0;
int& ra = a; 
//int& ra;    //错误的写法

3.一个变量可以有多个引用;

int a = 0;
int& b = a;
int& c = a;
//...

4.引用变量只能引用一个实体。

int a = 0;
int b = 0;

int& ra = a;
ra = b;   //不能再引用其他变量
//对比指针
int* pa = &a;
pa = &b;

3.常量引用

引用常量时记得用 const 修饰,因为指针、引用在赋值或初始化时,权限可以缩小不能放大

//1.
const int a = 0;
//int& ra = a;		//编译时会报错,a为常量//权限放大
const int& ra = a;  //权限保持

//int& b = 10;		//错误写法,10为常量//权限放大

int c = 0;
const int& rc = c;  //权限缩小

//2.
int Count()
{
	int a = 0;
	return a + 1;
}

int main()
{
	//int& ret = Count();  //编译错误,Count 返回值为常量
	const int& ret = Count();

	return 0;
}

//3.
int a = 0;
//double& b = a;    //类型错误
//double& b = (double)a;    //编译错误,类型转换时会产生临时变量
const double& b = (double)a;    //证明产生的临时变量具有常量性质

4.使用场景

目前看来,引用好像并没有什么用,接下来看一下引用经常用到的场景。

1.作参数

//形参的改变会影响实参,因为形参为实参的别名
void Swap(int& a, int& b)
{
	int tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}

//对比指针
void Swap(int* a, int* b)
{
	int tmp = *a;
	*a = *b;
	*b = tmp;
}
//顺序表
typedef struct SeqList
{
	int* a;
	int size;
	int capacity;
}SL;

void SLPushBack(SL* ps, int data);//C语言中

void SLpushBack(SL& rs, int data);//C++中
//单链表
typedef struct Node
{
	int data;
	struct Node* next;

}Node,*PNode;

void SLTPushBack(Node** pphead, int data);//C语言中

void SLTPushBack(Node*& phead, int data);//C++中
void SLTPushBack(PNode& phead, int data);//C++中

2.作返回值

引用作返回值时,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。

int& Count()
{
	static int n = 0;//出了作用域并未销毁,可用引用返回
	n++;

	return n;
}
int& Add(int a, int b)
{
	int c = a + b;//c出了作用域会被销毁,引用返回不可用
	return c;
}

int main()
{
	int& ret = Add(1, 2);
	Add(3, 4);
	cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;//看似结果为3,实则不然
	return 0;
}

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引用作函数返回值时,调用函数时可修改返回对象

#include<assert.h>
#define N 10

typedef struct Array {
	int a[N];
	int size = N;
}Array;

int& Test(Array& a, int i)
{
	assert(i < N);

	return a.a[i];
}

int main()
{
	Array a;
	for (int i = 0; i < N; i++)
	{
		Test(a, i) = i * 10;
	}
	for (int i = 0; i < N; i++)
	{
		cout << Test(a, i) << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

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5.传值与传引用的效率比较 

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。

//一组测试代码
#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;
}

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

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6.值和引用作为返回值的性能比较 

//一组测试代码
#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;
}
int main()
{
	TestReturnByRefOrValue();
	return 0;
}

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7.引用与指针

引用与指针的用法及原理在我们使用者看来是不相同的(引用是给变量取别名,指针是指向变量的地址),但是其实引用的底层实现就是以指针的方式实现的。例如:

int main()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	ra = 20;

	int* pa = &a;
	*pa = 20;
	return 0;
}

对比一下指针与引用的汇编代码,发现二者完全相同。

C++修炼之练气期第五层——引用,C++系列,c++,数据结构,c语言

那么既然底层实现相同,我们是不是就不用区别引用和指针了呢?当然不是,底层实现相同可不关咱们使用者什么事,在使用时我们依旧要注意二者的区别。

指针与引用的不同点

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。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-799894.html

到了这里,关于C++修炼之练气期第五层——引用的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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