C++引用与指针对比

之前我们是在C语言中讲解过指针的，现在我们就详细讲解一下C++中的引用，然后将两者进行对比。

什么是引用呢？

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。
比如：李逵，在家称为"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"。

所以，引用形式如下：

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体
需要注意的是：引用类型必须和引用实体是同种类型的

C++规则指出：

引用是不开辟新空间的，所以在语法上我们认为引用不消耗空间，但是如果你深入学习，会发现在汇编层面上，引用是通过指针实现的，即在底层是需要开辟空间的，大家一定要学会分清楚区别。

如果大家可以看懂反汇编的话，可以去看一下反汇编对比。

对于一个变量的引用，我们需要注意一下三点：

1.引用必须初始化

2.引用不能改变指向

3.一个变量可以有多个别名，所以可以多次对该变量引用

引用除了可以在变量中有作用，还可以在函数中应用：

一.作参数

void Swap(int* x, int* y)
{
	int tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}
void Swap(int& x, int& y)
{
	int tmp = x;
	x = y; 
	y = tmp;
}
int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	Swap(&a, &b);
	cout << "a= " << a << " ";
	cout << "b= " << b << " ";
	a = 10, b = 20;
	cout << endl;
	Swap(a, b);
	cout << "a= " << a << " ";
	cout << "b= " << b << " ";
	return 0;
}

结果：

我们来对上面两个函数进行分析：

第一个Swap我们是传的地址，是通过指针来进行操作的，对于该操作我们是非常熟悉了，所以我们重点讲解第二个Swap函数，我们知道该Swap里面两个参数是变量的别名，所以我们是通过别名访问到了原变量，然后进行操作的。

二.作返回值

我们看如下代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int& Func()
{
	int b = 20;
	return b;
}
int main()
{
	int a = 10;
	a = Func();
	cout << "a= " << a << endl;
	return 0;
}

该代码就是作返回值调用，我们可以来分析下有没有问题。

我们知道函数调用结束会销毁函数栈帧，此时b变量被销毁，所以传回去的是一个已归还给系统的变量，所以我们的结果是未知的，因此我们这样写是错误的，作返回值调用只适合特定场合的。

注意：

如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(还没还给系统)，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。
?

接下来我们对比一下传值调用和传引用调用：

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
?

#include <iostream>
#include <ctime>
using namespace std;


struct A 
{ 
	int a[10000]; 
};
void TestFunc1(A a) {}
void TestFunc2(A& a) {}
int main()
{
	A a;
	// 以值作为函数参数
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc1(a);
	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(a);
	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;
	return 0;
}

所以我们可以看出两者区别之大。

最后我们通过指针和引用对比来总结一下：

语法上：

1.引用是别名，不会开辟新的空间的，而指针是地址，会开辟新空间

2.引用必须初始化，而指针是可以先不初始化的

3.引用不能改变指向，而指针是可以随意改变指向的，这也是C++引用不能代替指针的原因。

4.我们使用引用时，不容易出现野引用，但是我们是非常容易出现野指针的，而且是不存在空引用的（原因：必须初始化），但是是有空指针的。

5.在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但指针始终是地址空间所占字节个数(32
位平台下占4个字节，64位8字节)

6.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

7.有多级指针，但是没有多级引用
8. 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
9. 引用比指针使用起来相对更安全
10.引用效率在函数中比指针要高，适合对象比较大，减少拷贝，提高效率

底层上：

是不存在引用的，实际上都是指针，即在底层上，两者都需要开辟空间。

最后，寒假共勉！