C++随记（七）--引用变量

时间：2022-09-01 12:17:51


作者：teeyohuang

邮箱：teeyohuang@163.com

本文系原创，供交流学习使用，转载请注明出处，谢谢



C++随记（七）--引用变量

引用变量是C++新增的一种复合类型。引用是 已定义的变量的一个别名（另一个名称）。引用变量的主要用途是用作函数的形参，如果将引用变量作参数，那么就相当于是在对原始变量进行直接操作。


1、引用变量的创建

int Bruce_Wayne;
int & Batman = Bruce_Wayne;

首先我们有一个int 类型的变量：Bruce_Wayne，然后我们定义了一个引用变量：Batman，上述声明允许将Bruce_Wayne和Batman互换，因为它们指向相同的值和内存单元！所以Batman就是Bruce_Wayne，Bruce_Wayne就是Batman。
符号 int &表示符合类型—引用，而且是一个指向int变量的引用。


注意：引用必须在声明的同时进行初始化！

int Bruce_Wayne;
int & Batman；
Batman = Bruce_Wayne;//非法，引用必须要在声明的同时进行初始化，一旦与某个变量关联起来，就必须一直效忠于它。


2、引用作为函数参数

引用经常被作为函数参数，使得函数中的变量名成为调用程序中的变量的别名。这种传递函数的方法叫做----按引用传递。
按引用传递允许被调用的函数能够访问调用函数中的变量。
区别于C语言，C语言提供了按值传递，导致被调用函数使用调用程序的值的拷贝。
当然，C语言也提供了按指针传递来避开按值传递的方式。

简单例子:

void swap1( int & a, int & b)
{
int temp;
temp = a;
a =b;
b =temp;
}

void swap2( int a, int b)
{
 int temp;
 temp = a;
 a = b;
 b = temp;
}

比较这两个函数，唯一不同的地方就是在函数头的位置，前者是引用变量作形参。
假设现在使用这两个函数 

swap1( AAA, BBB);//设AAA,BBB是我已经定义好了的int 变量
swap2( AAA, BBB);


能实现二者的值交换的，只有第一个函数，因为第二个函数中的a、b是拷贝了AAA、BBB的值，然后实现大量a、b自己的交换，但是没有对AAA、BBB造成影响，而第一个函数使用引用作为形参，那么第一个函数中的a、b就可以当作是AAA、BBB，所以我实际是在对AAA、BBB进行操作，这就是引用的妙处。
顺便说一句，这里并没有违反引用要在声明的同时初始化的原则，因为函数调用的时候，自动就使用实参来初始化形参。

要注意，一般情况下，将引用变量作形参时，实参应该为变量，例如我这里的AAA、BBB都是int类型的变量，而不能将表达式比如x+3 这种拿来作实参，现在的大多数编译器都会指出这一错误


3、常引用

常引用也是一个非常有用的技巧，我们上面谈到，引用变量和原变量是一回事，也就是说我如果在函数中对引用变量进行操作，就能改变原来的变量，我上面交换数值的函数用的就是这一性质，但是有时候我们会希望避免函数中一些操作对我的原变量产生影响，导致无意中修改了变量数值，那么就可以考虑常引用。



常引用声明方式：const  类型标识符 & 引用名 = 目标变量名；
例如有一函数为：

void exam( const int & a )
{
…
}

那么就表明在此函数中， 引用变量 a 是不能改变值的，这样就能规避a的改变导致我原来作为实参的原变量的改变，整个函数中，可以利用的就只是a的确定的值。
你可能会有疑问，既然只用到了形参的值，那么按值传递不就可以了吗？比如： 

void exam(int a )
{
…
}

这样既能够把实参的值传递进来给a，而且也不用担心a的改变会影响原实参的数值。这么考虑确实是对的，但是注意一个问题，我如果使用按值传递的方法，我是 创建了新的变量的！即int a 这一步，我会开辟一个新的内存空间来存放值，函数调用完之后又一般会释放这个值。而我的引用呢？ const int & a没有创建新的变量！a仍然使用原来实参的储存空间和地址！也就是我没有创建变量这一过程。
在程序运行中，创建新变量消耗的时间是很多的，当然这里的int变量可能感受不到，但是当你的引用类型是结构体、类的时候，你就能明显感觉到了，我曾经把一个程序中的这些按值传递的都改成了常引用，发现最后程序快了几秒！这已经是很可观的了，因为我的程序总共就运行几十秒的时间（当时在千方百计减少程序的运行时间，还是我的老师点拨了我一下）。
所以常引用的优势在于： 既保护了原来的实参受到误修改，又充分提升了效率节省了空间！


4、函数返回值为引用

先来看两个函数的对比：

int test1( int a, int b, int sum)
{
  sum = a + b+ sum;
  return sum;
}
//////////////////////////////////////////////////
int & test2( int a, int b, int & sum)
{
  sum = a+b;
  return sum;
}

这两个函数有什么不同呢？ 很明显test2 的函数头多了两个 &，这就是函数返回值为引用的意思。 首先看到函数被声明为 int & test2， 且参数列表中也至少有一个引用变量作形参， int & sum。
现在来分析这两个函数运行时的区别，

情况①：

int Price = test1( price_1, price_2, result);

首先，price_1, price_2把值传递给a和b，result的值传递给sum，然后经过计算，sum的结果被函数返回， 此时将结果复制到一个临时的位置 ，然后将此值再赋值给 Price。
情况②： 

int Price = test2( price_1, price_2, result);

同样price_1, price_2把值传递给a和b，而sum此时是作为result的引用值，所以相当于直接把result拿进去参与计算（当然这不是重点），重点是：result由于和sum是一回事，因此sum被修改后，result也更新了，函数return sum，实际就是return result， 所以不需将值复制到一个临时的位置，而是相当于直接把result的值，复制给Price！


同时你会发现当返回值为引用时，以下语句是合法的： 

test2( price_1, price_2, result) = 33;

看起来是在对函数赋值，但是这个函数实际上是 result 的别名，所以其实你会发现result的值被修改为33. 当然，如果你不希望返回的引用值出现修改的情况，可以使用const： 

const int & test2( int a, int b, int & sum){....}

这样再对其赋值就不合法了，因为定义为了const，所以返回的引用就不能被修改了。

标签：

相关文章