[C++知识库]2021-07-26

C++学习笔记3

1.3引用

1.3.1

C语言中可以使用指针改变实参的值，在C++中可以使用引用更简洁。另外，参数是值传递，函数域中形参重新分配内存，而把实参的值传递到新分配的内存中，或者实参是一个复杂的对象，需要重新分配内存，使得效率降低。
引用声明如下：类型标识符 &引用名 = 目标变量名；
例如:

float a ;//声明一个浮点型变量
float &pa = a;.//声明pa是一个float型变量的引用，被初始化为a

类型与人的小名，外号例如：鲁迅和周树人是同一人。由于只是一个代号，所以pa本身并没有另辟内存，周树人就是鲁迅，陆逊就是周树人。有个别名并没有创造新的鲁迅。
注意：这里&是引用符号不是地址符号。
引用需要注意以下几点：
（1）声明一个引用的时候同时需要初始化，因为它是某一变量的别名。例如：没有鲁迅就没有周树人，在鲁迅这个新名字开始使用时，就意味着时鲁迅等同于周树人了。

int a=1 ,b=2;
int &t=a;//true (声明引用同时初始化，从今天起我“周树人”就叫鲁迅了。)
int &t;//errory

（2）当一个引用声明完毕后，相当于目标变量有两个名字引用名和原名字，在执行该函数时不可以其他变量在使用该引用名，鲁迅这个名字正在被周树人用，其他人此时再用会冲突。

int a=1 ,b=2;
int &t=a;
//int &t=b;//小绿和小红都叫小三，到底谁是小三？
int t = b;//这里t=2,相当于b的值给了a的内存空间，同时也被叫t。

（3）一个引用也可以有引用，相当于一个变量有两个引用，两个新的名字，

int a=1；
int &b=a;
int &c=a;//

（4）引用不能为空。

int a =3;
int &b=a;//ok;
int &c=NULL;//error,引用不能为空

观察下面的例子：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{    
	
	int x,y=36;
	int &refx=x,&refy=y;
	refx = 12; 
	cout<<"x="<<x<<" "<<"refx="<<refx<<endl;
	cout<<"y="<<y<<" "<<"refy="<<refy<<endl;
	refx = y;  
	cout<<"x="<<x<<" "<<"refx="<<refx<<endl;
	cout<<"&x="<<&x<<" "<<"&refx="<<&refx<<endl;//地址运算符
	cout<<"&y="<<&y<<" "<<"&refy="<<&refy<<endl;
	return 0 ;
}

运行结果：
x=12 refx=12
y=36 refy=36
x=36 refx=36
&x=0019FF2C &refx=0019FF2C
&y=0019FF28 &refy=0019FF28
Press any key to continue

从上面结果可以看出，y只是赋值给refx，但是并没有改变原来的地址，refx仍然是和x绑定在一起，refx和x同一内存空间。

1.3.2 引用作为函数参数

引用在C++中主要有两个作用作为函数参数，和作为函数返回值。其中主要利用的是作为函数参数，传递数据的功能。
传统C语言中，函数在调用时，参数是通过值来传递的（实参赋值给形参），也就是说函数的参数不具备返回值的能力，是单向传递的，在函数运行时，实参与形参不占据同一个内存单元。
例子：实现两个变量的值互换。

#include<iostream>
using namespace std;
void swap(int a,int b)
{	
	int temp;
	temp =a;
	a=b;
	b=temp;
}


int main()
{    
	int n=1,m=2;
	cout<<n<<","<<m<<endl;
	swap(n,m);
	cout<<n<<","<<m<<endl;
	return 0;

}

运行结果
1,2
1,2
Press any key to continue

正如上面所述，实参赋值给形参变量，形参在函数运行时交换数值，结束时释放，除去赋值过程其他与实参无关。

	#include<iostream>
using namespace std;
void swap(int *a,int *b)
{	
	int temp;
	temp =*a;
	*a=*b;
	*b=temp;
}


int main()
{    
	int n=1,m=2;
	cout<<n<<","<<m<<endl;
	swap(&n,&m);
	cout<<n<<","<<m<<endl;
	return 0;

}

运行结果：	
1,2
2,1
Press any key to continue

如上面程序看到n,m变量的地址传递给了指针变量啊a,b。此时a，n为指向同一内存单元，m,b同理也是，当a,b交换了他们所指向的值意味着n，m交换了值，且函数结束时，只是变量a,b被释放，所以成功交换。这样做需要占用新的内存空间用指针运算符去兜一圈访问。使用引用就可以成功解决麻烦。
通过引用交换两个整数：

#include<iostream>
using namespace std;
void swap(int &a,int &b)
{	
	int temp;
	temp =a;
	a=b;
	b=temp;
}
int main()
{    
	int n=1,m=2;
	cout<<n<<","<<m<<endl;
	swap(n,m);
	cout<<n<<","<<m<<endl;
	return 0;

}

运行结果：
1,2
2,1
Press any key to continue

相当于int &a=n，&b=m; 此时n,m有了小名，利用别名交换数值，然后释放别名。这样看起来很简洁。
有了对以上引用的熟悉，所以进一步细节的讨论：

1. 不能建立void类型的引用，如：
   void &a=9; //错误；
   因为任何变量都不是void类型的，void的含义是 无类型或者空类型，void只是在语法上相当于类型而已。
2. 不能建立数组。如：
   char c[6]=“hello”;
   char&r[6]=c; //错误
   企图建立一个6个元素的引用的数组，数组名只代表数组的首地址。
3. 可以将变量的引用地址赋值给一个指针，此时指针指向原变量。
   int a=3;//变量类型整形 int
   int &b=a;//变量类型int， 此时&为引用声明
   int *p=&b;//地址b被编译器认为是‘int *’
   下面这个是错误的：
   int &*p=&a; //此时编译器认为int &*为int * * ，在不是指针定义是认为p是int *在加上外面的,所以为int **，这里企图定义指向引用类型的指针变量p（int &）
   int *&p=&a;//error 编译器认为int *&和int *无法转换，我认为和上面类似错误int * *不能和 int *转化
   由于引用不是一种独立的数据类型，因此不能建立指向引用类型的指针变量。
   为了便于记忆这些奇怪的符号，左边在定义时英文字母都是新的变量，右边的是以前定义过的。奇怪的符号都是修饰符。
4. 建立指针变量的引用
   int i =5； //
   int *p=&i; //
   int *&pt=p; //个人理解：整个一句话必然说明pt是某一个变量的引用，int * 说明pt是一个指向整形变量的指针变量类型（类型是pt变量的属性，&则是声明我是在引用）由于是指针变量类型所以右边是一个指针变量p，也就是再给p起一个名字但是类型必须得对应上。
5. 可以用const限定，不允许改变变量的值。
   int i = 5；//定义整形变量i，初值为5
   const int &a=i;//声明常引用，不允许改变a的值
   a=3;//错误
   i=3;//true ,此时输出i和a的值都是3
   这个特性经常被用来保护形参不被改变

函数通常只返回一个值，通过引用相当于函数返回指定位置多个值。
例如：编写一个函数实现返回多个值。
方法一利用指针：

#include<iostream>
using namespace std;
void f(int,int*,int*);
int main()
{    
	int x1,x2,x3;
	x1=20;
	f(x1,&x2,&x3);
	cout<<x1<<" "<<x2<<" "<<x3<<endl;
	return 0;

}
void f(int n,int *n1 ,int *n2)
{
	*n1 = n+10;
	*n2 = n-10;
}

运行结果：
20 30 10
Press any key to continue

方法二利用引用：

#include<iostream>
using namespace std;
void f(int,int&,int&);
int main()
{    
	int x1,x2,x3;
	x1=20;
	f(x1,x2,x3);
	cout<<x1<<" "<<x2<<" "<<x3<<endl;
	return 0;

}
void f(int n,int &n1 ,int &n2)
{
	n1 = n+10;
	n2 = n-10;
}

运行结果：
20 30 10
Press any key to continue

若以引用作为函数返回值，则函数定义成以下格式：
类型标识符 &函数名（形参列表以及类型说明);
{函数主体}
例子：

#include<iostream>
using namespace std;
int f;
int f1(int a);
int &f2(int a);
int main()
{    
	int n =f1(2);
	int m =f2(5);
	cout<<n<<" "<<m<<endl;
	return 0;

}
int f1(int a)
{
	f =3*a;
	return f;
}
int &f2(int a)
{
	f = 3*a;
	return f;
}

运行结果：
6 15
Press any key to continue

f1和f2的不同在于返回值不产生临时变量，不占用系统内存。
f1返回6时通过局部变量传递给n,而f2相当于返回全局变量的引用.
以上有个人理解，有可能存在错误！！！！
┭┮﹏┭┮