c++学习笔记（二）：引用

c++中的引用

引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。

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C++ 引用 vs 指针

引用很容易与指针混淆，它们之间有三个主要的不同：

• 不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。

• 一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。

• 引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。

  ​ int &b; //错误的 int *p; //正确的

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

int main()
{
	int a = 10;
    int &b = a;
    
    std::cout << a << std::endl;
    std::cout << b << std::endl;
    //a = 10; b = 10;
    b = 100;
    std::cout << a << std::endl;
    std::cout << b << std::endl;
    //a = 100; b = 100;
    return 0;
}

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引用用于函数参数列表和函数返回值。

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（修饰）实参

优点：可以简化指针修改实参

void swap01(int a, int b) //值传递
{
    int temp = a;
    a = b;
    b = a;
}
void swap02(int* a, int* b) //指针（地址）传递
{
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = *a;
}
void swap03(int& a, int& b) //引用传递
{
    int temp = &a;
    &a = &b;
    &b = &a;
}
int main()
{
    int a = 1, b = 2, c = 3, d = 4, i = 5, j = 6;
    swap01(a, b);//值传递形参不改变（修饰）实参
    swap02(&c, &d);//指针传递将地址传递过去，可以改变（修饰）实参
    swap03(i, j);//同样可以改变（修饰）实参，但相比指针传递更间接方便
}

引用做函数返回值

注意：不要返回局部变量引用

用法：函数调用可以作为左值

C++ 函数可以返回一个引用，方式与返回一个指针类似。

当函数返回一个引用时，则返回一个指向返回值的隐式指针。这样，函数就可以放在赋值语句的左边。

double vals[] = {10.1, 12.6, 33.1, 24.1, 50.0};
 
double& setValues(int i) //函数名前加&代表该函数返回引用 
{  
   double& ref = vals[i];    
   return ref;   // 返回第 i 个元素的引用，ref 是一个引用变量，ref 引用 vals[i]
}
 
// 要调用上面定义函数的主函数
int main ()
{
 
   cout << "改变前的值" << endl;
   for ( int i = 0; i < 5; i++ )
   {
       cout << "vals[" << i << "] = ";
       cout << vals[i] << endl;
   }
 /*
改变前的值
vals[0] = 10.1
vals[1] = 12.6
vals[2] = 33.1
vals[3] = 24.1
vals[4] = 50
*/
   setValues(1) = 20.23; // 改变第 2 个元素
   setValues(3) = 70.8;  // 改变第 4 个元素
 
   cout << "改变后的值" << endl;
   for ( int i = 0; i < 5; i++ )
   {
       cout << "vals[" << i << "] = ";
       cout << vals[i] << endl;
   }
/*
改变后的值
vals[0] = 10.1
vals[1] = 20.23
vals[2] = 33.1
vals[3] = 70.8
vals[4] = 50
*/
   return 0;
}

当返回一个引用时，要注意被引用的对象不能超出作用域。所以返回一个对局部变量（保存在栈区）的引用是不合法的，但是，可以返回一个对静态变量（保存在全局区）的引用。

int& func() {
   int q;
   //! return q; // 在编译时发生错误
   static int x;
   return x;     // 安全，x 在函数作用域外依然是有效的
}
#include <iostream>
using namespace std;
 
// 返回对静态变量的引用
int& getStaticRef() {
    static int num = 5; // 静态变量
    return num;
}
 
int main() {
    int& ref = getStaticRef(); // 获取对静态变量的引用
    cout << "初始值：" << ref << endl;// 5
 
    ref = 10; // 修改静态变量的值
 
    cout << "修改后的值：" << ref << endl;// 10
    cout << "再次调用函数后的值：" << getStaticRef() << endl; // 10
 
    return 0;
}

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引用的本质

引用的本质在c++内部实现是一个指针常量

//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;指针常量是指向不可改的指针，也说明了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;
    
    std::cout<< "a:" << a <<std::endl;
    std::cout<< "ref:" << ref <<std::endl;
    
    func(a);
    return 0;
}

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

//引用使用的场景，通常原来修饰形参
void showValue(const int& v)
{
    //v += 10; 加入const后报错，防止形参改变实参
    std::cout<< v <<std::endl;
}
 
int main()
{
    //int& ref = 10; 引用必须引用一块合法的内存空间，此处直接引用了作为常量的10
    //const int& ref = 10; 在int前加上const之后为合法，因为编译器将代码修改为：int temp = 10; const int& ref = temp;
    //ref = 20; 加入const后为只读状态
    
    int a = 100;
    showValue(a);
    
    return 0;
}