引用

引用的使用与概念

在使用引用的过程中，要注意以下几点：

1.&不再是取地址符号，而是引用符号

2.引用的类型需要和其绑定的变量的类型相同

3.声明引用的同时，必须对引用进行初始化，否则编译时报错

4.引用一经绑定，无法更改绑定

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//引用其实就是起别名
int num = 100;
//和int *p = &num 有点类似
int &ref = num;
ref += 1;
cout << num << endl;
//对于引用取址，返回的一定是其绑定的变量本体的地址
cout << &ref <<endl;
int & ref2;//error 必须初始化

ref = num2;//这里本质上是一个赋值操作，不是更改绑定 本质上是num = num2;

引用的本质

引用的本质上是一种被限制的指针，类似于线性表和栈的关系，由于引用是被限制的指针，所以引用是会占据内存的，占据的大小就是一个指针的大小，但是编译器阻止了对他本身的任何访问，从一而终的总是指向初始的目标单元，引用的本质是“间接取值”

引用和指针的联系和区别

这是一道非常经典的面试题，请尝试着回答一下：

联系：

  1. 引用和指针都有地址的概念，都是用来间接访问变量；

  2. 引用的底层还是指针来完成，可以把引用视为一个受限制的指针。（const pointer）

区别：

  1. 引用必须初始化，指针可以不初始化；
  2. 引用不能修改绑定，但是指针可以修改指向；
  3. 在代码层面对引用本身取址取到的是变量的地址，但是对指针取址取到的是指针变量本身的地址

引用的使用场景

1.引用作为函数的参数

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//不会发生复制，相当于是指向，在函数体中对引用进行操作就是对实参本身进行操作
void swap(int &x, int &y){
    int temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}

int main(){
    int a = 1;
    int b = 2;
    swap(a, b);
    cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
}
//如果不希望函数体通过引用改变传入的变量，那么可以使用常引用函数参数
//如果ref所指向的对象占的内存很大，那么使用这种方法可以节约内存的开销
void func(const int &ref){
    ref = 100;//error 不可以修改
}

2.应用作为函数的返回值

当普通函数返回值时是会发生复制的，而使用引用不会发生复制

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int func1(){
    int num = 100;
    return num;//func1的返回值是一个临时的变量而且是一个匿名的变量，不可以取址
}
void test(){
	cout << func1() <<endl;
	&func1();//error 是临时变量，不可以取址，他的生命周期只在当前行
}

"------------------------------------"
int num = 100;
int func1(){
    return num;
}
void test(){
    &func1();//error 即使返回值是全局变量的副本，那就是匿名变量，生命周期只在当前行，不能进行取址
}


//-----------------------------------------
int num = 100;
int &func2(){
	return num;//执行return语句时，不会发生复制，而是定义了一个绑定到num的引用（没有名字的引用）
}
void test(){
    &func2();//可以取地址。
	func2 = 1000;//甚至可以修改
    cout << num << endl;//1000
}

注意事项

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int & func(){
    int num = 10;
    return num;//error  不要返回局部变量的引用，函数返回类型为引用时，要确保其绑定的本地生命周期比函数更长，类比指针函数
}

int & func2(){
    int *p = new int();
    cout << p << endl;
    return *p;
}

void test(){
    cout << &func2() <<endl;//两个打印结果一样
    cout << func2() <<endl;
    func2() = 300;
    cout << func2() << endl;//打印值都是30
    //内存泄漏了12bit,调用一次func2就new了一个新的堆空间，但是函数在调用完已经被销毁了，但是却没法回收这部分空间了，会造成内存泄漏
    //要释放这部分空间，要哪一个临时的指针指向这部分空间
    int ref = func2();
    delete ref;
}

总结

引用总结：

  1. 在引用的使用中，单纯给某个变量取个别名没有什么意义，引用的目的主要用于在函数参数传递中，解决大块数据或对象的传递效率和空间不理想的问题。
  2. 用引用传递函数的参数，能保证参数传递中不产生副本，提高传递的效率，还可以通过const的使用，保证了引用传递的安全性。
  3. 引用与指针的区别是，指针通过某个指针变量指向一个变量后，对它所指向的变量间接操作。程序中使用指针，程序的可读性差；引用底层仍然是指针，但是编译器不允许访问到这个底层的指针，逻辑上简单理解为——对引用的操作就是对目标变量的操作。可以用指针或引用解决的问题，更推荐使用引用。