C++——引用

1.引用的作用

引用是给已经存在的变量起别名，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。

2.引用的声明和初始化

数据类型标识符? &引用变量名 = 被引用变量名

int a = 10;
int &b = a; //之后就可以用这个别名来操作a

在C++中，引用使用&符号进行声明，并在初始化时绑定到一个已存在的变量上。

• 声明的时候必须进行初始化
• 初始化后不能改变。

3.引用做函数参数

引用通常用于函数参数中，以便能够修改原始变量的值，而不是创建副本。

作用：函数传参时，可以利用引用让形参修饰实参

优化：可以简化指针修改实参

void modifyValue(int &ref) {
    ref = 99;
}

int main() {
    int num = 5;
    cout << num << endl;
    modifyValue(num);
    // 此时num的值已经变为99，因为引用修改了原始变量
    cout << num << endl;
    return 0;
}

4.引用做函数返回值

函数也可以返回引用，允许调用者通过引用修改原始变量。

int originalVar = 42;

int &returnReference() {
    return originalVar;
}

int main() {
    int &ref = returnReference();
    // ref现在是originalVar的引用
    cout << ref;
    return 0;
}

注意：

• 不要返回局部变量引用，第一次使用因为编译器会进行保留，不会错误，但之后使用的时候可能会输出乱码
• 函数返回可作为左值

//返回局部变量引用
int& test01() {
	int a = 10; //局部变量，存放在栈区，使用后被释放
	return a;
}

//返回静态变量引用
int& test02() {
	static int a = 20;
    //静态变量，存放在全局区，全局区的变量在程序执行结束后由系统释放
	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，因为编译器做了保留
	cout << "ref = " << ref << endl;
    //第二次结果错误，因为a的内存已经被释放


	//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;

	return 0;
}

5 引用的本质

本质：引用的本质在c++内部实现是一个指针常量

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

//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;
}

6 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后变为只读，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);

	return 0;
}

7.引用和指针的比较

引用和指针有相似之处，但也有一些关键差异。主要的区别在于：

• 引用必须在初始化时绑定到一个变量，而指针可以在任何时候指向任何地方。
• 引用不需要解引用运算符（*），因为它们已经是别名，而指针需要通过*运算符来访问其指向的值。

  int num = 42;
  int &ref = num;  // 引用
  int *ptr = #  // 指针