从C语言过渡到C++之引用(别名)
今天要讲的是C++中我最喜欢的一个用法——引用,也叫别名。
引用就是给一个变量领取一个变量名,方便我们间接地使用这个变量。我们可以给一个变量创建N个引用,这N + 1个变量共享了同一块内存区域。
1. 声明引用
创建引用的格式如下:
数据类型 引用名 = 原变量
比如:
int a = 1; int& b = a;
在这段代码中,我们给变量a创建了一个别名b。它们公用同一块内存区域,就是创建变量a时申请的区域。
注意:由于引用并不需要申请一块新的内存空间,因此在建立引用时只能声明,不能定义。
面试题中常考这个知识点,请问下面的代码是否正确:
int a = 1; int& b; b = a;
当然,它是错的。第二行错误,引用在声明的时候必须指定一个已有的变量,否则编译器不知道给它分配哪一块内存空间。
2. 引用的特性
前面已经提到了,引用唯一的特性就是使用已有的内存空间。我们用一段小程序来验证这个特性。
#include <iostream> using namespace std; int main() { int a = 100; int &b = a; a += 50; cout << a << b << endl; b += 50; cout << a << b << endl; return 0; }
大家可以自己运行一下这段代码,整个过程中,无论a放生变化还是b发生变化,a和b的值始终保持一致。
在使用引用时,我们需要注意下面的问题:
引用必须与已有的变量相联系引用并不独立分配内存空间 &前有数据类型,是引用符号;&前没有数据类型,是取地址符号
比如:int& b = a;和int* p = &a;,前者是引用符号,后者是取地址符号。
可以用引用给另一个引用初始化
这段代码中,b和c都是a的引用。
引用声明后不能改变引用关系
int a = 100; int& b = a; int& c = b;
这段代码中,第三行想让c成为b的引用是办不到的。它实际实现的功能是把b的值传递给了a,c依然是a的引用。因为c一旦声明为变量a的引用,就不能再修改成变量b的引用了。
ps:这部分之前表述的有问题,感谢大家帮我指出。
3. 引用作为函数参数
这是引用最方便的地方。在学习C语言时,我们知道如果要写一个变量值交换的函数需要使用指针,代码如下:
void swap(int* p1, int* p2) { int temp = *p1; *p1 = *p2; *p2 = temp; } int main() { int a = 1; int b = 2; printf("a = %d, b = %d\n", a, b); swap(&a, &b); printf("a = %d, b = %d\n", a, b); }
这段代码的执行结果如下:
我们通过swap函数成功交换了变量a和变量b的值。注意swap(&a, &b);这句话中的&符号是取地址符号。
很多同学不喜欢指针,见到*就恐惧。从今天起,我们可以用引用替代指针的使用。代码如下:
#include <iostream> using namespace std; void swap(int& a, int& b) { int temp = a; a = b; b = temp; } int main() { int a = 1; int b = 2; printf("a = %d, b = %d\n", a, b); swap(a, b); printf("a = %d, b = %d\n", a, b); }
运行一下这段代码,看看结果:
结果完全相同。我们对swap函数做了修改,通过引用来得到形参的内存空间,之后通过引用完成这两块内存空间值的交换。
需要注意的是,在调用的时候swap(a, b);只需要进行值传递即可。
引用传参的好处:与值传递相比,引用传递不用申请新的内存空间,特别是在需要传递类的对象时,能够大大降低传参代来的开销。
4. 引用的常见错误
引用的常见错误是C++面试和笔试中的常见问题,总结如下:
4.1 引用类型不匹配
第二行和第三行代码都会报错,引用的数据类型必须和原始变量类型相同。而且根本不存在void类型的引用。
4.2 不能建立引用数组
这种写法不允许。
5. 最后
对于单个变量的地址传递问题,引用可以完美地取代指针。这使我们在设计函数参数时更加方便。如果需要限定参数不被修改,可以结合const关键字使用。
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