C++重新入门-引用

一.引用的定义

在C++中，引用是一种用于简化对变量的操作的机制。引用提供了一个别名，允许程序员使用不同的名称来访问同一块内存位置。引用通常用于函数参数传递、函数返回值和简化代码中的某些操作。

1.1引用的声明

引用使用?&?符号声明，可以在声明时初始化，也可以在后续使用中初始化。例如：

int main() {
    int x = 10;
    
    // 声明并初始化引用
    int &ref1 = x;
    
    // 不能在声明引用后单独初始化
    int y = 20;
    int &ref2;
    ref2=y;  //错误的
  
    
    // 修改引用也会修改原始变量
    ref1 = 30;
    
    std::cout << x << std::endl;  // 输出 30
    std::cout << y << std::endl;  // 输出 20

    return 0;
}

1.2引用作为函数参数

引用作为函数参数是C++中一种重要的特性，它允许在函数内部直接操作调用者提供的变量，而无需进行复制。这可以提高性能，尤其在传递大型对象时更为显著。

1.2.1传递引用参数

通过引用传递参数允许函数修改调用者提供的变量的值。这种方式可以避免不必要的数据复制，提高程序的效率。

// 通过引用传递参数，允许修改调用者提供的变量
void modifyValue(int &value) {
    value = 50;
}

int main() {
    int num = 10;

    modifyValue(num);

    std::cout << num << std::endl;  // 输出 50

    return 0;
}

1.2.2使用常量引用

在函数中如果不需要修改参数的值，可以使用常量引用。这样可以确保函数不会意外修改调用者的数据，同时仍能够避免数据复制。

// 使用常量引用，禁止在函数内修改参数的值
void printValues(const std::vector<int> &vec) {
    for (int val : vec) {
        std::cout << val << " ";
    }
}

int main() {
    std::vector<int> myVector = {1, 2, 3};

    printValues(myVector);

    return 0;
}

1.3引用作为函数返回值

函数可以返回引用，使得函数调用可以被当作左值使用，从而允许修改原始变量。

int x = 10;

int &getReference() {
    return x;
}

int main() {
    getReference() = 30;
    
    std::cout << x << std::endl;  // 输出 30

    return 0;
}

1.4引用作为返回值

在C++中，函数可以返回引用，这允许函数返回调用者提供的变量的引用，从而允许调用者通过这个引用直接修改函数返回的值。这种用法在某些情况下能够提高程序的效率。以下是引用作为函数返回值的一些示例和解释：

int x = 10;

// 返回x的引用
int& getReference() {
    return x;
}

int main() {
    // 使用函数返回值作为左值
    getReference() = 20;

    std::cout << x << std::endl;  // 输出 20

    return 0;
}

在这个例子中，getReference函数返回了变量x的引用，这使得我们可以通过函数调用的结果直接修改x的值。

注意事项：

• 生命周期管理： 确保返回的引用不引用一个局部变量，因为当局部变量的生命周期结束后，引用将变为悬空引用。
• 避免返回局部变量的引用： 不要返回函数内部创建的局部变量的引用，因为这将导致引用指向一个已经销毁的对象

// 错误的例子，返回了局部变量的引用
int& createLocalVariable() {
    int x = 10;
    return x; // 错误，x是一个局部变量，函数结束后x将销毁
}

通过合理使用引用作为函数返回值，可以提高程序的效率，并允许在函数外部直接修改函数返回的对象。

1.5 使用常量引用

常量引用是指使用引用来访问数据，但限制了通过引用修改数据的能力。常量引用在函数参数传递、避免不必要的复制和提高性能方面非常有用。在C++中，使用const关键字来声明常量引用。

void printValues(const int &x, const double &y) {
    // 不能修改x和y，因为它们是常量引用
    std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;
}

int main() {
    int a = 10;
    double b = 3.14;

    // 通过常量引用传递参数
    printValues(a, b);

    return 0;
}

int a1 = 2;
const int& a2 = a1;  //这是正确的引用，因为a1的权限是可读可写，引用的权限是可读不可写，比a1的权限小，所以正确。