C++核心编程：C++ 中的引用笔记

2.引用
2.1 引用的基本使用
- 作用：给变量起别名
- 语法：数据类型 &别名 = 原名
在这里插入图片描述

#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
    // 引用基本语法
    // 数据类型 &别名 = 原名
    int a = 10;
    // 创建引用
    int &ref_a = a;
    cout<<"a = "<<a<<endl; // 输出10
    cout<<"ref_a = "<<ref_a<<endl; // 输出10

    ref_a = 100;
    cout<<"a = "<<a<<endl; // 输出100
    cout<<"ref_a = "<<ref_a<<endl; // 输出100
    return 0;
}

2.2 引用注意事项
- 引用必须初始化
- 引用在初始化后，不能更改
在这里插入图片描述

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 10;
    // 1.引用必须初始化
    // int &b; // 错误：引用必须初始化
    int &b = a; // 一旦初始化后,就不可更改
    cout << "a = " << a << endl; // 10
    cout << "b = " << b << endl; // 10
 
    // 2.引用在初始化后,不可以改变
    int c = 20;
    b = c;// 赋值操作,而不是更改引用

    cout<<"a = "<<a<<endl; // 20
    cout<<"b = "<<b<<endl; // 20
    cout<<"c = "<<c<<endl; // 20
    return 0;
}

2.3 引用做函数参数
- 作用：函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参
- 优点：可以简化指针修改实参

#include <iostream>
using namespace std;
// 交换函数
// 1.值传递
void mySwap01(int a,int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
// 2.地址传递
void mySwap02(int *a,int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

// 3.引用传递
void mySwap03(int &a,int &b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    mySwap01(a,b); // 值传递,形参不会修饰实参
    cout << "a = " << a << endl; // 10
    cout << "b = " << b << endl; // 20
#if 0
    mySwap02(&a,&b); // 地址传递,形参会修饰实参
    cout << "a = " << a << endl; // 20
    cout << "b = " << b << endl; // 10
#else
    mySwap03(a,b); // 引用传递,形参会修饰实参
    cout << "a = " << a << endl; // 20
    cout << "b = " << b << endl; // 10
#endif
    return 0;
}

总结：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更简单清楚

2.4 引用做函数返回值
- 作用：引用做函数返回值
- 用法：函数调用作为左值
- 注意：不要返回局部变量的引用
- 原因：局部变量会在函数调用结束后被销毁，而返回的是引用，所以局部变量被销毁后，返回的引用就是个垃圾值。

-本节课重点：如果函数的返回值是引用,这个函数调用可以作为左值

#include <iostream>
using namespace std;
// 引用做函数的返回值
// 1.不要返回局部变量的引用
int& test01() {
    int a = 10;//局部变量存放在四区中的 栈区
    return a;
}

// 2.函数的调用可以作为左值
int& test02() {
    static int a = 10;// 静态变量,存放在全局区,全局区上的数据在程序结束后系统释放
    return a;
}

int main() {
    // int &ref = test01(); // 错误(非法操作)
    // cout<<"ref = "<<ref<<endl; // 第一次结果正确,是因为编译器做了保留
    // cout<<"ref = "<<ref<<endl; // 第二次结果错误,因为a的内存已经释放(非法操作)
    
    // 2.函数的调用可以作为左值
    int &ref2 = test02(); // 正确
    cout<<"ref2 = "<<ref2<<endl; // 10
    cout<<"ref2 = "<<ref2<<endl; // 10

    test02() = 1000;// 如果函数的返回值是引用,这个函数调用可以作为左值
    cout<<"ref2 = "<<ref2<<endl; // 1000
    cout<<"ref2 = "<<ref2<<endl; // 1000
    return 0;
}

2.5 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
- 语法：int &ref = a; 引用的语法就是给一个变量起别名
- 特点：
- 起别名:int &ref = a; 相当于*int const ref = &a; 即:ref是一个指针
- 引用的本质就是一个指针常量，引用一旦初始化后，就不可以发生改变

- 注意：对于指针常量而言，指针的指向是不可以修改的，
       指针指向的值是可以改动的

#include <iostream>
using namespace std;
// 引用的本质

// 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; // 输出20
    cout<<"ref = "<<ref<<endl; // 输出20

    func(a); // 传参时,自动转换为:func(int* const ref = &a);
    cout<<"a = "<<a<<endl; // 输出100
    cout<<"ref = "<<ref<<endl; // 输出100
    return 0;
}

- 结论：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

在这里插入图片描述

2.6 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

#include <iostream>
using namespace std;
// 打印数据函数
void showValue(const int &val) { 
    // val = 200;// 用来修饰形参,防止误操作
    cout<<"val = " <<val<<endl; 
}
int main() {
    // 常量引用
    // 使用场景:用来修饰形参,防止误操作
    int a = 10;
    // 引用必须引一块合法的内存空间
    // int& ref = 10;//error:非常量引用的初始值必须为左值,这个10是一个字面量
    
    // 加上const之后,编译器将代码修改 int temp = 10;const int &ref = temp;
    // 其实现在的这个引用引的是一块临时的空间,但这块空间我们想操作它,你是找不到它的原名的
    // 而它的原名是编译器帮你写好的.我们只能用这个别名去操作它
    const int& ref = a;//正确,常量引用可以引用常量
    // ref = 20;//error:表达式必须是可修改的左值(因为加入const之后变为只读,不可修改)
    
    a = 100;
    showValue(a);
    return 0;
}