1.3 C++引用(Reference)
参考:http://www.weixueyuan.net/view/6328.html
总结:
引用是变量的另外一个别名,不是指针,与原变量名同指相同的内存。可以原变量的值。
在函数中作为形参可以修改原变量的值,引用 传递;可作函数的返回值,不用将函数的返回值先保存到临时变量再拷出来。但注意:变量的生命周期,避免返回的引用在函数结束时被销毁,应传引用 形参。
引用(Reference)是C++语言相对于C语言的又一个扩充,类似于指针,只是在声明的时候用&取代了*。引用可以看做是被引用对象的一个别名,在声明引用时,必须同时对其进行初始化。引用的声明方法如下:
类型标识符 &引用名 = 被引用对象
[例1]C++引用示例:
int a = 10;
int &b = a;
cout<<a<<" "<<b<<endl;
cout<<&a<<" "<<&b<<endl;
在本例中,变量b就是变量a的引用,程序运行结果如下:
10 10
0018FDB4 0018FDB4
从这段程序中我们可以看出变量a和变量b都是指向同一地址的,也即变量b是变量a的另一个名字,也可以理解为0018FDB4空间拥有两个名字:a和b。由于引用和原始变量都是指向同一地址的,因此通过引用也可以修改原始变量中所存储的变量值,如例2所示,最终程序运行结果是输出两个20,可见原始变量a的值已经被引用变量b修改。
[例2]通过引用修改原始变量中的值:
- int a = 10;
- int &b = a;
- b = 20;
- cout<<a<<" "<<b<<endl;
如果我们不希望通过引用来改变原始变量的值时,我们可以按照如下的方式声明引用:
const 类型标识符 & 引用名 = 被引用的变量名
这种引用方式成为常引用。如例3所示,我们声明b为a的常引用,之后尝试通过b来修改a变量的值,结果编译报错。虽然常引用无法修改原始变量的值,但是我们仍然可以通过原始变量自身来修改原始变量的值,如例3中,我们用a=20;语句将a变量的值由10修改为20,这是没有语法问题的。
[例3]不能通过常引用来修改原始值:
- int a = 10;
- const int &b = a;
- b = 20; //compile error
- a = 20;
通过例2,我们可以知道通过引用我们可以修改原始变量的值,引用的这一特性使得它用于函数传递参数或函数返回值时非常有用。
1) 函数引用参数
如果我们在声明或定义函数的时候将函数的形参指定为引用,则在调用该函数时会将实参直接传递给形参,而不是将实参的拷贝传递给形参。如此一来,如果在函数体中修改了该参数,则实参的值也会被修改。这跟函数的普通传值调用还是有区别的。
[例3]函数的引用传值:
- #include<iostream>
- using namespace std;
- void swap(int &a, int &b);
- int main()
- {
- int num1 = 10;
- int num2 = 20;
- cout<<num1<<" "<<num2<<endl;
- swap(num1, num2);
- cout<<num1<<" "<<num2<<endl;
- return 0;
- }
- void swap(int &a, int &b)
- {
- int temp = a;
- a = b;
- b = temp;
- }
运行结果:
10 20
20 10
在本例中我们将swap函数的形参声明为引用,在调用swap函数的时候程序是将变量num1和num2直接传递给形参的,其中a是num1的别名,b是num2的别名,在swap函数体中交换变量a和变量b的值,也就相当于直接交换变量num1和变量num2的值了,因此程序最后num1=20,num2=10。
2) 函数引用返回值
在C++中非void型函数需要返回一个返回值,类似函数形参,我们同样可以将函数的返回值声明为引用。普通的函数返回值是通过传值返回,即将关键字return后面紧接的表达式运算结果或变量拷贝到一个临时存储空间中,然后函数调用者从临时存储空间中取到函数返回值,如例4所示。
[例4]函数的普通返回值:
- #include<iostream>
- using namespace std;
- int valplus(int &a);
- int main()
- {
- int num1 = 10;
- int num2;
- num2 = valplus(num1);
- cout<<num1<<" "<<num2<<endl;
- return 0;
- }
- int valplus(int &a)
- {
- a = a + 5;
- return a;
- }
在例4中,valplus函数采用的是普通的传值返回,也即将变量a的结果加上5之后,将结果拷贝到一个临时存储空间,然后再从临时存储空间拷贝给num2变量。 当我们将函数返回值声明为引用的形式时,如例5所示。虽然例5运行结果和例4是相同的,但例5中的valplus函数在将a变量加上5之后,其运算结果是直接拷贝给num2的,中间没有经过拷贝给临时空间,再从临时存储空间中拷贝出来的这么一个过程。这就是普通的传值返回和引用返回的区别。
[例5]函数的引用返回值:
- #include<iostream>
- using namespace std;
- int & valplus(int &a);
- int main()
- {
- int num1 = 10;
- int num2;
- num2 = valplus(num1);
- cout<<num1<<" "<<num2<<endl;
- return 0;
- }
- int & valplus(int &a)
- {
- a = a + 5;
- return a;
- }
此外,我们还需要注意一个小问题。如果我们将例5中的valplus函数定义成例6中所示的形式,那么这段程序就会产生一个问题,变量b的作用域仅在这个valplus函数体内部,当函数调用完成,b变量就会被销毁。而此时我们若将b变量的值通过引用返回拷贝给变量num2的时候,有可能会出现在拷贝之前b变量已经被销毁,从而导致num2变量获取不到返回值。虽然这种情况在一些编译器中并没有发生,但是我们在设计程序的时候也是应该尽量避免这一点的。
在例4和例5中,我们就是为了避免这一点才采用的引用传递参数。普通的传值返回则不存在这样的问题,因为编译器会将返回值拷贝到临时存储空间后再去销毁b变量的。
[例6]一个可能获取不到返回值的例子:
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