引用&指针和引用&const的关系

程序员文章站 2024-01-01 17:07:16

...

一、引用的概念：
引用不是定义一个变量，而是给一个已经定义的变量重新起一个别名。
二、引用的定义格式：
类型&引用变量名=已定义过的变量名。
如：int b = 10; int& a = b;//a是b的别名
三、引用的特点：
1）一个变量可用多个别名；
2）引用必须初始化；
3）引用只能在初始化的时候初引用一次，不能改变为再引用其他的变量。
【例】

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include<iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 10;
    int q = 100;
    int& b = a;
    int& c = a;
    //int& d;//error,引用必须要初始化
    int& d = b;
    cout << a << ' ' << b <<" "<< d << endl;
    cout << &a << endl;
    cout << &b << endl;
    cout << &d << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

引用&指针和引用&const的关系
释：a、b、d的值一样，地址也一样，说明他们是一个数和一个变量可有多个别名。
b和c既不是a的拷贝，也不是指向a的指针，其实b和c就是a自己。

四、const的概念：
const 是constant的缩写，是“恒定不变”的意思。被const修饰的东西都受到C++/C语言实现的静态类型安全检查机制的保护，可以预防意外修改，能提高程序的健壮性。

五、const引用

 int main() 
{
    int d1 = 4;
    int& d2 = d1;
    d1 = 5;//d1改变，d2也会改变
    d2 = 6;//d2改变，d1也会改变

    int d3 = 40;
    const int& d4 = d3;
    d3 = 50;//d3改变，d4也会改变
    //d4 = 60;//error,不能给常量赋值

    const int d5 = 10;
    const int& d6 = d5;
    //int& d7 = d5;//error
    const int& d8 = 5;//常量具有常性，只有常引用可以引用常量

    //d9是double类型，d10是int类型，d9赋值给d10时要生成一个临时变量，也就是说d10引用的是这个带有常性的临时变量，所以不能赋值。
    double d9 = 1.1;
    //int& d10 = d9;//error，

    const int& d11 = d9;
    double d12 = d9;

    cout << d1 << " " << d2 << endl;
    cout << d3 << " " << d4 << endl;
    cout << d5 << " " << d6 << endl;
    cout << d8 << endl;
    cout << d9 << " " << d11 << " " << d12 <<endl;
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：
引用&指针和引用&const的关系

六、函数参数的三种传递方式
1、值传递：如果形参为非引用的传值方式，则生成局部临时变量接收实参的值。
【例】

void Func1(int x)
{
   x = x + 10;//修改的是n在堆栈中的拷贝x
}
...
int n = 0;
Func1(n);
cout<< “n = ”<< n << endl; // n = 0

释：由于Func1函数体内的x是外部变量的一份拷贝，改变x的值不会影响n,所以n的值仍然是0。

2、引用传递：如果形参为引用类型，则形参是实参的别名。
【例】

 void Func2(int& x)
{
   x = x + 10;//修改的是x引用的对象n
}
...
int n = 0;
Func2(n);
cout<< “n = ”<< n << endl; // n = 10

释：由于Func2函数体内的x是外部变量n的引用，x和n是同一个数，x改变n也跟着变化，所以n = 10;

3、指针传递：
【例】

 void Func3(int *x)
{
   (*x) = (*x) + 10;//修改的是x指向的内存单元的值
}
...
int n = 0;
Func3(&n);
cout<< “n = ”<< n << endl; // n = 10

释：由于Func3函数体内的x是指向外部变量n的指针，改变该指针指向的内存单元的内容将导致n的值改变，所以n的值为10。

对比上述几个实例程序，你会发现：“引用传递”的性质像“指针传递”，而“值传递”像书写方式。实际上“引用”可以做的任何事情，“指针”都能够做。那么，为何还要用引用？
答案是：因为指针能够毫无约束的操作内存中的任何东西，尽管功能强大，但是非常危险。如果的确只需要借用一下某个对象的“别名”，那么就用“引用”，而不要用“指针”，以免发生意外。比如说，某人需要一份证明，本来在文件上盖个章就行了，但如果把取公章的钥匙给他，那么他就获得了不该有的权力。引用体现了最小特权原则，即给予程序元素足以完成其任务的最小权限。正如：“用合适恰当的工具做恰如其分的工作”。

//值传递
void swap1(int left, int right)
{
int tmp = left;
left = right;
right = tmp;
}//不交换

//引用传递
void swap2(int& left, int& right)
{
int tmp = left;
left = right;
right = tmp;
}//交换

//指针传递
void swap3(int *left, int *right)
{
int tmp = *left;
*left = *right;
*right = tmp;
}//交换

同上所述。

七、返回函数值
1、传值作函数返回值&传引用作函数返回值
【例】

int& add1(int x, int y)//传引用作函数返回值
{
    int ret = 0;
    ret = x + y;
    return ret;
}

int add2(int x, int y)//传值作函数返回值
{
    int ret = 0;
    ret = x + y;
    return ret;
}

void test()
{
    int a = 3, b = 4;
    int c = 0;
    int d = 0;

    c = add1(a, b);
    d = add2(a, b);

    cout << "c = " << c << endl;
    cout << "d = " << d << endl;

}

运行结果：
引用&指针和引用&const的关系

2、通过汇编看函数栈帧调用
【例】

#include<iostream>

using namespace std;

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

void test()
{
    int ret = Add(1, 2);
}

int main()
{
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

如图1：
引用&指针和引用&const的关系

图1 函数栈帧调用

3、通过汇编看函数值返回和函数引用返回，如图2：
引用&指针和引用&const的关系
图2 函数值返回和函数引用返回图
从中可知：
1）不要返回一个临时变量的引用。
2）如果返回对象出了当前函数的作用函数域依旧存在，则最好使用引用返回，因为这样更高效。

八、指针和引用的对比
1、引用在创建的同时必须初始化，即引用到一个有效地对象；而指针在定义的时候不必初始化，可以在定义后面的任何地方重新赋值。
2、不存在空引用，引用必须与合法的存储单元关联，而指针可以为NULL。
【例】const int& rlin = 0;
其语义并非是把引用初始化为NULL，而是创建一个临时的int对象并用0来初始化它，然后在用它来初始化引用rlin，该临时对象将一直保留到rlin销毁的时候才会销毁。因此，不要用字面常量初始化引用。
3、引用一旦初始化指向一个对象，它就不能被改变为对另一个对象的引用（即“从一而终”），但是可以被赋值，给引用赋值并不是改变它和原始对象的绑定关系；而指针可以改变为指向另一个对象。
4、引用的创建和销毁并不会调用类的拷贝构造函数和析构函数。
5、在语言层面，引用的用法和对象一样，在二进制层面，引用一般都是通过指针来实现的，只不过编译器帮助我们完成转换。

引用&指针和引用&const的关系