C++中传值、传地址和传引用究竟有哪些区别

传引用定义

传值与传地址，相信大家都了如指掌了，在这里先介绍一下什么是引用？

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。

说白了，引用就是给变量起外号，比如一个人可以有乳名，有学名，有笔名，其实就都是一个人而已。

例：林冲，江湖上人称“豹子头"

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

()
{
int a = 10;
int& ra = a;  //<====定义引用类型
printf("%p
", &a);
printf("%p
", &ra);
}

可以看出a 和ra地址是一样的，足以证明，引用就是变量本身。

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

意思是：对象用 int 定义的，那么引用必须是 int&

引用特性

1. 引用在定义时必须初始化

<iostream>
using namespace std;

void TestRef()
{
	int a = 10;
	int& ra;  // 该条语句编译时会出错
	int& ra = a;
	int& rra = a;
	printf("%p %p %p
", &a, &ra, &rra);
}

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

int ra&; // 不赋初值，会报错

2、一个变量可以有多个引用，一个人可以有多个外号

<iostream>
using namespace std;

void TestRef()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	int& rra = a;
	printf("%p
%p
%p
", &a, &ra, &rra);
}

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

3、引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体，意思是，ra是 a 的引用后，就不能再引用别的对象

传引用与传值的区别

1、 传值、传引用返回的比较

传值返回：

<iostream>
using namespace std;

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

int main()
{
	int ret=Add(1,2);
	cout << "ret:" << ret << endl;
	return 0;
}

注意： 返回时，c会将自己的值，复制给一个临时变量，ret接收的其实是c的拷贝，c在 Add 函数调用结束后，随着栈帧的销毁，而销毁。

c的拷贝变量一般开在，调用c所在函数的函数中，此例就是在main函数中开辟，当返回变量较小时，业可能在寄存器中开辟空间存放返回变量的拷贝

传引用返回：

<iostream>
using namespace std;

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

int main()
{
	int& ret=Add(1,2);
	cout << "ret:" << ret << endl;
	return 0;
}

大家猜猜结果是什么呢？

是 3 吗？

结果是随机值，这是为什么呢？

因为返回的是 c 的引用，也就是 c本身，而 c 变量是存储在栈帧中，随着函数的结束，栈帧销毁，c也随着销毁，空间释放，这时就造成非法引用，值为随机值。

那怎么办呢？

不将c放到栈帧中就可以了，将c放到 静态区

<iostream>
using namespace std;

int& Add(int a, int b)
{
	static int c = a + b;
	return c;
}

int main()
{
	int& ret=Add(1,2);
	cout << "ret:" << ret << endl;
	return 0;
}

再来一个有趣的题，下面代码的结果是什么呢？

<iostream>
using namespace std;

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

int main()
{
	int& ret = Add(1, 2);
	Add(5, 7);
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

很多人会以为是 3 吧

结果是 12 ，可是并没有输出 Add(5,7) 。为什么会是12呢

调用Add(1,2)后，将结果返回ret,ret此时是3，栈帧销毁，释放空间，后又调用Add(5,7),重新开辟栈帧，此时开辟的栈帧和上次销毁的是一个地方。ret还指向上一个c的位置，此时c=5+7;

<iostream>
using namespace std;

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

int main()
{
	int& ret = Add(1, 2);
	Add(5, 7);
	printf("你是真狗
");
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

此时输出是随机值，是因为，又调用了printf函数，占用了释放的空间，ret虽然还指向原来c所在的空间，但是，值已经是随机值了。

2、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

<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;

struct A{ int a[10000]; };

void TestFunc1(A a){}

void TestFunc2(A& a){}

void TestRefAndValue()
{
	A aa;
	// 以值作为函数参数
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc1(aa);
	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(aa);
	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;
}

可以看出传引用的效率，远胜于传值

下面传值返回与传引用返回比较

<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;

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;
}

可以看出传引用返回的效率，远胜于传值

所以，可以 传引用的时候要传引用，效率更高，但要注意，局部变量不可以传引用，出了函数，栈帧销毁，就会越界访问。

传指针（地址）与传引用的区别

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。

在底层实现上，引用和地址是一样的，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。

<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;

int main()
{
	int a = 10;

	// 在语法上，这里给a这块空间取了一个别名，没有新开空间
	int& ra = a;
	ra = 20;

	// 在语法上，这里定义个pa指针变量，开了4个字节，存储a的地址
	int* pa = &a;
	*pa = 20;

	int b = 10;
	int*& rpa = pa;
	rpa = &b;

	return 0;
}

可以看出，引用和指针在汇编实现上是一样的。那么他们的效率也是一样的。

指针和引用的区别：

1. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求

2. 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

3. 没有NULL引用，但有NULL指针

4. 在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但指始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4个字节)

5. 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

6. 有多级指针，但是没有多级引用

7. 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

8. 引用比指针使用起来相对更安全

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