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C++ 引用分析实例与案例刨析及使用场景分析详解

作者:CtrlX
  • 2022 年 8 月 02 日
  • 本文字数:2959 字

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C++引用分析实例与案例刨析及使用场景分析详解

引用

引用的基本使用

**作用: **给变量起别名


语法: 数据类型 &别名 = 原名


示例:


int main() {
int a = 10; int &b = a;
cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl;
b = 100;
cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl;
system("pause");
return 0;}
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引用注意事项

  • 引用必须初始化

  • 引用在初始化后,不可以改变


示例:


int main() {
int a = 10; int b = 20; //int &c; //错误,引用必须初始化 int &c = a; //一旦初始化后,就不可以更改 c = b; //这是赋值操作,不是更改引用
cout << "a = " << a << endl; cout << "b = " << b << endl; cout << "c = " << c << endl;
system("pause");
return 0;}
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引用做函数参数

**作用:**函数传参时,可以利用引用的技术让形参修饰实参


**优点:**可以简化指针修改实参


示例:


//1. 值传递void mySwap01(int a, int b) {  int temp = a;  a = b;  b = temp;}
//2. 地址传递void mySwap02(int* a, int* b) { int temp = *a; *a = *b; *b = temp;}
//3. 引用传递void mySwap03(int& a, int& b) { int temp = a; a = b; b = temp;}
int main() {
int a = 10; int b = 20;
mySwap01(a, b); cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
mySwap02(&a, &b); cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
mySwap03(a, b); cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
system("pause");
return 0;}
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总结:通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单


PS:值传递与地址传递的回顾:

值传递

  • 所谓值传递,就是函数调用时实参将数值传入给形参

  • 值传递时,==如果形参发生,并不会影响实参==


示例:


void swap(int num1, int num2){  cout << "交换前:" << endl;  cout << "num1 = " << num1 << endl;  cout << "num2 = " << num2 << endl;
int temp = num1; num1 = num2; num2 = temp;
cout << "交换后:" << endl; cout << "num1 = " << num1 << endl; cout << "num2 = " << num2 << endl;
//return ; 当函数声明时候,不需要返回值,可以不写return}
int main() {
int a = 10; int b = 20;
swap(a, b);
cout << "mian中的 a = " << a << endl; cout << "mian中的 b = " << b << endl;
system("pause");
return 0;}
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总结: 值传递时,形参是修饰不了实参的

地址传递

**作用:**利用指针作函数参数,可以修改实参的值


示例:


//值传递void swap1(int a ,int b){  int temp = a;  a = b;   b = temp;}//地址传递void swap2(int * p1, int *p2){  int temp = *p1;  *p1 = *p2;  *p2 = temp;}
int main() {
int a = 10; int b = 20; swap1(a, b); // 值传递不会改变实参
swap2(&a, &b); //地址传递会改变实参
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
system("pause");
return 0;}
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总结:如果不想修改实参,就用值传递,如果想修改实参,就用地址传递

引用传递

可以修饰实参。本质:接收(int *const a ,int * const b) 传入(&a,&b),编译器自动把识别引用所以使用引用时只传入(a,b)即可。



注意:别名可以和原名相同

引用做函数返回值

分析

作用:引用是可以作为函数的返回值存在的


注意:不要返回局部变量引用


用法:函数调用作为左值

示例

//返回局部变量引用int& test01() {  int a = 10; //局部变量  return a;}
//返回静态变量引用int& test02() { static int a = 20; return a;}
int main() {
//不能返回局部变量的引用 int& ref = test01(); cout << "ref = " << ref << endl;//第一次结果正确,编译器做了保留 cout << "ref = " << ref << endl;//第二次可能会输出乱码
//如果函数做左值,那么必须返回引用 int& ref2 = test02(); cout << "ref2 = " << ref2 << endl; cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
test02() = 1000;
cout << "ref2 = " << ref2 << endl; cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
system("pause");
return 0;}
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解析:返回值类型后面加上 and 符 int&相当于用引用的方式返回数据。如下图例子返回的是 a 的一个别名,再用一个别名 ref 去接收函数返回的别名,最终 ref 是 a 的一个别名。




上图结果:第二次输出就是乱码了,编译器不再保留改函数栈区数据 a 的地址!



但是加上 static 关键字后数据性质就不一样了,静态变量存贮与静态区,程序运行后释放!



可以作为左值就是可以进行和变量一样的操作,编译器不会报错。

PS:上图案例刨析

案例分析:函数返回值不能返回局部变量的引用 类比于 不能返回局部变量的地址


旧知识回顾:不能返回局部变量的地址


栈区:


​ 由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等


​ 注意事项:不要返回局部变量的地址,栈区开辟的数据由编译器自动释放


示例:


int * func(){  int a = 10;  return &a;}
int main() {
int *p = func();
cout << *p << endl;//第一次编译器可能会保留 cout << *p << endl;//第二次直接会报错!取决于编译器。
system("pause");
return 0;}
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引用的本质

分析

本质:引用的本质在 c++内部实现是一个指针常量(指针指向不可改).


讲解示例:


//发现是引用,转换为 int* const ref = &a;void func(int& ref){  ref = 100; // ref是引用,转换为*ref = 100}int main(){  int a = 10;        //自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改,也说明为什么引用不可更改  int& ref = a;   ref = 20; //内部发现ref是引用,自动帮我们转换为: *ref = 20;      cout << "a:" << a << endl;  cout << "ref:" << ref << endl;      func(a);  return 0;}
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结论:C++推荐用引用技术,因为语法方便,引用本质是指针常量,但是所有的指针操作编译器都帮我们做了

图析


int * const ref = &a;指针常量,地址不可以改变,值可以改变,即引用的地址不可以改变,即引用不可更改

旧知回顾

引用注意事项


  • 引用必须初始化

  • 引用在初始化后,不可以改变

常量引用

**作用:**常量引用主要用来修饰形参,防止误操作


在函数形参列表中,可以加==const 修饰形参==,防止形参改变实参


示例:


//引用使用的场景,通常用来修饰形参void showValue(const int& v) {  //v += 10;  cout << v << endl;}
int main() {
//int& ref = 10; 引用本身需要一个合法的内存空间,因此这行错误 //加入const就可以了,编译器优化代码,int temp = 10; const int& ref = temp; const int& ref = 10;
//ref = 100; //加入const后不可以修改变量 cout << ref << endl;
//函数中利用常量引用防止误操作修改实参 int a = 10; showValue(a);
system("pause");
return 0;}
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加入 const 表示只读不可修改,防止误操作

实例刨析


既然引用的实质是指针,那我们可以利用指针的性质来进行一些实验性操作,见上图的 demo1-demo3

多情况使用场景

demo1 地址和值都不可以修改


​ 只读不可修改,防止误操作


demo2 指针常量,地址可变,值不可变


​ 用于在函数体内给函数体外的变量更换别名,且别名只在函数体内有效


demo3 常量指针,地址不变,值可以变


​ 正常的值传递,可以简化指针值传递的繁琐操作

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