【C++】一篇文章搞定引用进阶

喜欢ヅ旅行 2022-12-12 02:20 203阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  引用进阶
 *   *  引用的数据类型不同时的特殊情况
     *  巧用引用使代码简化
     *  巧用引用代替指针
     *  引用作为返回值出现的奇怪现象
     *  经典面试题：引用和指针的区别？

# 引用进阶 #

## 引用的数据类型不同时的特殊情况 ##

> 看下面代码，观察情况想一想？

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main()
    { 
        double a = 3.1415926;
        const int& ra = a;
    
        system("pause");
        return 0;
    }

![image.png][]

*  我们常说：一个变量的引用就相当于给这个变量取别名，这个引用变量和变量表示同一块内存空间，其地址相同，内容相同，操作引用就相当于操作原变量。

**但是从上述代码及现象中可以看出：引用和变量都有各自的空间，这是为什么？**

![image.png][image.png 1]

*  根据先前对于引用的认知：ra和a的地址不一样，说明ra并不是a的别名，即ra不是a的引用
 *  原因：其实是因为当ra去引用a时，编译器发现，ra和a的数据类型不一致，于是编译器就创建了一块**临时空间**给ra引用，这块临时空间中的数据无法修改，具有**常量特性**，这也就是为什么ra需要加上const修饰，如果没有const限定就无法通过编译。

> 启示：引用变量数据类型和被引用变量数据类型必须相同哦！

## 巧用引用使代码简化 ##

> 通过对比两句代码观察引用的好处

#include <iostream>
    using namespace std;
    struct A
    { 
        int a;
        int b;
        struct B
        { 
            int c;
            int d;
            struct C{ 
                int e;
                int f;
            };
            C strC;
        };
        B strB;
    };
    
    int main()
    { 
        A a;
        a.strB.strC.e = 10;
    
        int& re = a.strB.strC.e;
        re = 20;
    
        system("pause");
        return 0;
    }

> 这里将**a.strB.strC.e**被一个**引用变量re**代替，使得代码简化

## 巧用引用代替指针 ##

> 实现两个数的交换

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

> 这里**引用的作用**和**一级指针作用**有异曲同工之妙

## 引用作为返回值出现的奇怪现象 ##

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    int& add(int a, int b)
    { 
        int sum = a + b;
        return sum;
    }
    
    int main()
    { 
        int& sum = add(1, 2);
        cout << "sum = " << sum << endl;
        
        add(2, 3);
        cout << "sum = " << sum << endl;
        
        add(3, 4);
        cout << "sum = " << sum << endl;
        
        system("pause");
        return 0;
    }

> 输出结果：
> 
> ![image.png][image.png 2]
> 
> 这是为啥呢？？？？？？咋还会变呢？？？？？？？
> 
> ![image.png][image.png 3]

> 我们把代码变一变，看看这俩sum会不会有什么关系呢？

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    int& add(int a, int b)
    { 
        int sum = a + b;
        cout << "<add> &sum = " << &sum << endl;
        return sum;
    }
    
    int main()
    { 
        int& sum = add(1, 2);
        cout << "<main> &sum = " << &sum << endl;
    
        system("pause");
        return 0;
    }

> 输出结果：
> 
> ![image.png][image.png 4]

**嗷嗷嗷！！！！！原来他们是同一块内存呀！！！！(吓到模糊)**

![image.png][image.png 5]

> 正常来说：一个函数中的局部变量就是在函数执行结束时其生命结束，变量所在的那块地址上面的数据已经是无效数据，那块地址已经是非法空间了
> 
> 虽说main函数中的引用变量指向的是add函数中局部变量sum开辟的空间，但此块空间是**非法空间**，访问了**还未被清除的无效数据**

**如何触发清理无效数据呢？只需要一句输出语句即可，如下面代码：**

int& add(int a, int b)
    { 
        int sum = a + b;
        return sum;
    }
    
    int main()
    { 
        int& sum = add(1, 2);
        add(3, 4);
    
        cout <<  endl;
        cout << "sum = " << sum << endl;
        
        system("pause");
        return 0;
    }

> 执行结果
> 
> ![image.png][image.png 6]
> 
> 此时非法空间中的无效数据已经变成了随机值

## 经典面试题：引用和指针的区别？ ##

**从变量角度验证：**

int a = 100;
    
        int* pa = &a;
        *pa = 10;
    
        int& ra = a;
        ra = 10;

> 从表面上并不能看出啥，我们可以看看底层**汇编代码**是如何解释这两个东西的?

![image.png][image.png 7]

> 从汇编代码中我们可以看出：
> 
> 第一行汇编代码：将 a的地址 放入 eax/edx寄存器中
> 
> 第二行汇编代码：将 eax/edx寄存器中的数据 放入 pa/ra空间中
> 
> 第三行汇编代码：将 pa/ra空间中的数据 放入 ecx/eax寄存器中
> 
> 第四行汇编代码：将 0A这个16进制数据 放入 ecx/eax寄存器中
> 
> **结论：引用和指针的底层实现方式基本一样**

**从函数角度验证：**

void swap(int* a, int* b)
    { 
        int temp = *a;
        *a = *b;
        *b = temp;
    }
    void swap(int& a, int& b)
    { 
        int temp = a;
        a = b;
        b = temp;
    }
    
    int a = 1, b = 2;
    
    swap(&a, &b);   //调用swap(int* a, int* b)
    
    swap(a, b);     //调用swap(int& a, int& b)

![image.png][image.png 8]

> 分别用引用和指针实现的swap函数也可以看出：引用和指针一模一样哦！

[image.png]: /images/20221123/0234ef9f425d41b7942a6472ea683e7a.png
[image.png 1]: /images/20221123/668688a64058429e8c6783af260b3e3d.png
[image.png 2]: /images/20221123/deb9c500ff3246c48e1e7307833bc2b8.png
[image.png 3]: /images/20221123/0c0a60c83a4e48ccae8762ab5ea0dea4.png
[image.png 4]: /images/20221123/407b2c3dc48844768cacd3b34f3d0f43.png
[image.png 5]: /images/20221123/a2e91e565a2e4c57b980da7e983e7b05.png
[image.png 6]: /images/20221123/b30cd310b2af4a4cab62fc0cff18485c.png
[image.png 7]: /images/20221123/fc4e4293d5474be3b4492c54f9f7e16c.png
[image.png 8]: /images/20221123/877d18f7416d494f88e8cec4a6199829.png