北京专业建网站的公司,微信公众号链接的网站怎么做,厦门建设局电话多少,做电子商务平台网站需要多少钱文章目录 前言1. 引用的概念1.1 引用的语法 2. 引用的特性3. 引用的使用场景3.1 引用做参数3. 2 引用做返回值3.2.1 引用做返回值时需要注意的点 4. 常引用5. 引用在底层的实… 文章目录 前言1. 引用的概念1.1 引用的语法 2. 引用的特性3. 引用的使用场景3.1 引用做参数3. 2 引用做返回值3.2.1 引用做返回值时需要注意的点 4. 常引用5. 引用在底层的实现6. 引用和指针的不同点面试常考 前言
本文会着重的讲解引用的各项用法以及使用时需要注意的一些规则另外这部分是面试官比较喜欢与指针一起作为问题来提问我们的所以我在文章的末尾给大家也准备好了答案
话不多说让我们从现在开始与引用进行一场浪漫的邂逅的吧 1. 引用的概念
引用不是一种新的数据类型而是在C中给已存在变量起一个别名。编译器不会给引用变量开辟内存空间它和它引用的变量共用同一块空间。 举个例子在《水浒传》中李逵在家中被宋江叫做铁牛在江湖上人称黑旋风。那么我们说铁牛和黑旋风都是在说李逵这个人所以说铁牛和黑旋风就是别名。 在代码的世界里相信大家已经对别名有所使用就是typedef这个关键字通常被有做对结构体起别名。在C中引用是对变量起别名 讲解完引用是什么之后那我们就来看看引用是如何在代码中表示的。
1.1 引用的语法
数据类型 引用变量名(对象名) 引用实体;下面我来写一段代码带着大家感受一下引用的魅力
#includeiostream
using namespace std;int main()
{int a 10;int ra a; //类型 引用变量名 引用实体;cout a a endl;cout ra ra endl;return 0;
}大家在注意引用的定义时引用变量与引用实体必须得是相同的数据类型。否则程序会报错的 2. 引用的特性
1. 引用在定义时必须初始化 2. 一个变量可以有多个引用 3. 一旦有个实体被引用那么这个引用变量就不能再引用其它实体。
int main()
{int a 10;//intra; //该条语句在编译时会报错int ra a;int rra a;printf(%p %p %p,a,ra,rra);
}以上的代码案例就能很好的体现出引用的特性 3. 引用的使用场景
光讲引用的定义和特性相信这一定不能让大家认识到引用有多强大有多舒服。那么接下来我结合C语言的代码场景来对比在C下引用的强大之处。
3.1 引用做参数
引用做参数主要是针对输出型参数。 什么是输出型参数 输出型参数通过形参的改变能影响实参的改变。 这类的形参我们就把它称为输出型参数。当然与之对应的还有输入型参数这个参数想必大家肯定用的不少输入型参数形参的改变不会影响到实参。这类的形参我们称它为输入型参数。 好处 1. 针对输出型参数 2. 减少拷贝提高效率特别是大对象/深拷贝对象 为了让大家更好的感受到引用的爽我将用多个代码在C语言下和C下做比较
//场景一交换两个数(用C语言)
void Swap(int* x, int* y)
{int tmp *x;*x *y;*y tmp;
}//交换两个数(用C的引用)
void Swap(int x, int y)
{int tmp x;x y;y tmp;
}struct Stack{int* a;int top;int capacity;
};//场景二给栈初始化用C语言
void StackInit(struct Stack* pst,int STDefault 4)
{pst-a (int*)malloc(sizeof(int)*STDefault);if(pst-a NULL){perror(malloc fail);exit(1);}pst-top 0;pst-capacity STDefault;
}//给栈初始化(用C的引用)
void StackInit(struct Stack st,int STDefault 4)
{st.a (int*)malloc(sizeof(int)*STDefault);if(st.a NULL){perror(malloc fail);exit(1);}st.top 0;st.capacity STDefault;
}int main()
{struct Stack st;//用C语言的版本StackInit(st);//用C的版本StackInit(st);
}大家可以仔细对比一下是C语言指针的写法好用还是C的引用好用。
在StackInit函数中struct Stack st这个形参就相当于输出型参数当然这个想象在Swap函数更加明显。
好了引用作为形参的第一个好处我理解了那第二个好处又怎么解读呢
我说引用作为参数可以减少拷贝提高效率 这个点就体现在函数栈帧的创建和销毁中。如果对这方面不了解的读者可以看一下往期我写的文章【C语言】函数栈帧的创建和销毁启航——迎接崭新的自己。 回到主线上我们在调用一个函数时会在栈区给函数的调用开辟一块空间这块空间就是函数的栈帧编译器开会就会往栈中压入以西寄存器之类的东西。重点来了随后它就会把我们的形参从右往左依次压入栈中在这个过程中是通过寄存器将形参先拷贝下来而这段拷贝是要花时间的。 而我们使用引用的话就可以掠过拷贝的过程这将这个变量给放到栈中减少了拷贝的花销。 大家可以拷贝一下程序在你自己的电脑检测一下
#includeiostream
#includetime.h
using namespace std;//减少拷贝提高效率
struct test //创建一个大对象
{int a[10000];
};test a;
void Func1(test a) {};
void Func2(test a) {};int main()
{int begin1 clock();for (int i 1; i 10000; i){Func1(a);}int end1 clock();int begin2 clock();for (int i 1; i 10000; i){Func2(a);}int end2 clock();cout time void Func1(test a) : end1 - begin1 endl;cout time void Func2(test a) : end2 - begin2 endl;return 0;
}可以看到引用确实是提高了程序的效率
当然引用不仅在参数中能大放异彩它在做函数返回值时也同样优秀。
3. 2 引用做返回值 好处 1. 减少拷贝提高效率特别是大对象/深拷贝对象 2. 修改返回值 获取返回值 请大家看下面的代码
#include time.h
struct A{ int a[10000]; };
A a;
// 值返回
A TestFunc1() { return a;}
// 引用返回
A TestFunc2(){ return a;}
void TestReturnByRefOrValue()
{// 以值作为函数的返回值类型size_t begin1 clock();for (size_t i 0; i 100000; i)TestFunc1();size_t end1 clock();// 以引用作为函数的返回值类型size_t begin2 clock();for (size_t i 0; i 100000; i)TestFunc2();size_t end2 clock();// 计算两个函数运算完成之后的时间cout TestFunc1 time: end1 - begin1 endl;cout TestFunc2 time: end2 - begin2 endl;
}3.2.1 引用做返回值时需要注意的点
请大家想看看下面这个代码的结果
int Add(int a, int b)
{int c a b;return c;
}
int main()
{int ret Add(1, 2);Add(3, 4);cout Add(1, 2) is : ret endl;return 0;
}可以看到引用作为返回值时及其容易出错那错误的原因就是非法访问。
有的读者此时就会说程序也没有崩溃何来的非法访问一说 有时候并不是编译器不报错就不代表你这个代码没有问题就像数组越界一样。 那我们该怎么理解非法访问这一说呢 这就又要牵扯到函数栈帧的知识了。函数栈帧在被销毁时编译器做了一个这样的策略它会将这个返回值用一个寄存器给保存起来。如果我们用引用的话就相当于直接拿着这个返回值的地址了所以函数栈帧销毁时会把这块返回值空间的使用权归还给操作系统此时我们还要用的话就相当于非法访问了。 那有眼尖的读者就会看到就算是这样结果也是没有问题的啊。 这是因为编译器在函数栈帧销毁时的处理方式不同 两种处理方式 函数栈帧销毁时编译器不清空栈帧里面的内容函数栈帧销毁时编译器会清空栈帧里面的内容 显然我们的编译器是选择前者的方案。
可以看看一下这个代码让你感觉到用引用作为返回值是否非法访问了
#includestdlib.h
#includeiostream
using namespace std;int count(int x)
{int n x;n;//...return n;
}int main()
{int ret count(10);cout ret endl;printf(ssssssssssssssssssssssssss\n);rand();cout ret endl;return 0;
}结果分析可以看到第二次打印变量ret的值时发现是一个随机值这也就是说明了我i们正在非法的访问者我们的内存。
总结所以我们在用引用作为返回值时一定不要用局部变量作为函数的返回值或者和说不要使用在栈区上创建的变量可以使用静态区或者堆区上的变量
4. 常引用
“引用还有一种场景那就是常引用”。
常引用通常搭配着一个关键字const使用。
int main()
{int ret1 func1(); // 权限放大编译器会报错const int ret1 func1(); // 权限平移int ret1 func1(); // 拷贝int ret2 func2(); // 权限平移const int rret2 func2(); // 权限缩小return 0;
}以上的写法都是被允许的。可以看到常引用的权限是小于引用的权限的。 总结在使用常引用时我们要注意权限之间的问题只能进行权限的平移或者权限的缩小。权限的大小关系引用权限 常引用权限。 5. 引用在底层的实现
大家可以看一下下面代码的反汇编代码
int main()
{int a 10;int ra a;ra 20;int* pa a;*pa 20;return 0;
}以下是对应代码的反汇编代码 可以看到的是引用的底层也是用指针来实现的 重点说明在底层实现上引用的确是消耗了空间但是在语法概念上我们是认为引用是不会单独开辟空间的。我们会通常使用后者的说法。 6. 引用和指针的不同点面试常考
1. 引用概念上定义一个变量的别名指针存储一个变量地址。 2. 引用在定义时必须初始化指针没有要求 3. 引用在初始化时引用一个实体后就不能再引用其他实体而指针可以在任何时候指向任何一个同类型实体 4. 没有NULL引用但有NULL指针 5. 在sizeof中含义不同引用结果为引用类型的大小但指针始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4个字节) 6. 引用自加即引用的实体增加1指针自加即指针向后偏移一个类型的大小 7. 有多级指针但是没有多级引用 8. 访问实体方式不同指针需要显式解引用引用编译器自己处理 9. 引用比指针使用起来相对更安全
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