C++中传值、传地址和传引用究竟有哪些区别
时间：2022-04-15 09:30:22 | 栏目：C代码 | 点击：次
传引用定义
传值与传地址，相信大家都了如指掌了，在这里先介绍一下什么是引用？
引用不是新定义一个变量，而是给已存在变量取了一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和它引用的变量共用同一块内存空间。
说白了，引用就是给变量起外号，比如一个人可以有乳名，有学名，有笔名，其实就都是一个人而已。
例：林冲，江湖上人称“豹子头"
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
void TestRef()
{
int a = 10;
int& ra = a; //<====定义引用类型
printf("%p\n", &a);
printf("%p\n", &ra);
}
可以看出a 和ra地址是一样的，足以证明，引用就是变量本身。
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的
意思是：对象用 int 定义的，那么引用必须是 int&
引用特性
1. 引用在定义时必须初始化
#include<iostream>
using namespace std;
void TestRef()
{
int a = 10;
int& ra; // 该条语句编译时会出错
int& ra = a;
int& rra = a;
printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}
int main()
{
TestRef();
return 0;
}
int ra&; // 不赋初值，会报错
2、一个变量可以有多个引用，一个人可以有多个外号
#include<iostream>
using namespace std;
void TestRef()
{
int a = 10;
int& ra = a;
int& rra = a;
printf("%p\n%p\n%p\n", &a, &ra, &rra);
}
int main()
{
TestRef();
return 0;
}
3、引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体，意思是，ra是 a 的引用后，就不能再引用别的对象
传引用与传值的区别
1、 传值、传引用返回的比较
传值返回：
#include<iostream>
using namespace std;
int Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int ret=Add(1,2);
cout << "ret:" << ret << endl;
return 0;
}
注意： 返回时，c会将自己的值，复制给一个临时变量，ret接收的其实是c的拷贝，c在 Add 函数调用结束后，随着栈帧的销毁，而销毁。
c的拷贝变量一般开在，调用c所在函数的函数中，此例就是在main函数中开辟，当返回变量较小时，业可能在寄存器中开辟空间存放返回变量的拷贝
传引用返回：
#include<iostream>
using namespace std;
int& Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret=Add(1,2);
cout << "ret:" << ret << endl;
return 0;
}
大家猜猜结果是什么呢？
是 3 吗？
结果是随机值，这是为什么呢？
因为返回的是 c 的引用，也就是 c本身，而 c 变量是存储在栈帧中，随着函数的结束，栈帧销毁，c也随着销毁，空间释放，这时就造成非法引用，值为随机值。
那怎么办呢？
不将c放到栈帧中就可以了，将c放到 静态区
#include<iostream>
using namespace std;
int& Add(int a, int b)
{
static int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret=Add(1,2);
cout << "ret:" << ret << endl;
return 0;
}
再来一个有趣的题，下面代码的结果是什么呢？
#include<iostream>
using namespace std;
int& Add(int a,int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
Add(5, 7);
cout << ret << endl;
return 0;
}
很多人会以为是 3 吧
结果是 12 ，可是并没有输出 Add(5,7) 。为什么会是12呢
调用Add(1,2)后，将结果返回ret,ret此时是3，栈帧销毁，释放空间，后又调用Add(5,7),重新开辟栈帧，此时开辟的栈帧和上次销毁的是一个地方。ret还指向上一个c的位置，此时c=5+7;
#include<iostream>
using namespace std;
int& Add(int a,int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
Add(5, 7);
printf("你是真狗\n");
cout << ret << endl;
return 0;
}
此时输出是随机值，是因为，又调用了printf函数，占用了释放的空间，ret虽然还指向原来c所在的空间，但是，值已经是随机值了。
2、传值、传引用效率比较
以值作为参数或者返回值类型，在传参和返回期间，函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回，而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝，因此用值作为参数或者返回值类型，效率是非常低下的，尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低
#include<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;
struct A{ int a[10000]; };
void TestFunc1(A a){}
void TestFunc2(A& a){}
void TestRefAndValue()
{
A aa;
// 以值作为函数参数
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc1(aa);
size_t end1 = clock();
// 以引用作为函数参数
size_t begin2 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc2(aa);
size_t end2 = clock();
// 分别计算两个函数运行结束后的时间
cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
}
int main()
{
TestRefAndValue();
return 0;
}
可以看出传引用的效率，远胜于传值
下面传值返回与传引用返回比较
#include<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;
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;
}
int main()
{
TestReturnByRefOrValue();
return 0;
}
可以看出传引用返回的效率，远胜于传值
所以，可以 传引用的时候要传引用，效率更高，但要注意，局部变量不可以传引用，出了函数，栈帧销毁，就会越界访问。
传指针（地址）与传引用的区别
在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。
在底层实现上，引用和地址是一样的，在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。
#include<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
// 在语法上，这里给a这块空间取了一个别名，没有新开空间
int& ra = a;
ra = 20;
// 在语法上，这里定义个pa指针变量，开了4个字节，存储a的地址
int* pa = &a;
*pa = 20;
int b = 10;
int*& rpa = pa;
rpa = &b;
return 0;
}
可以看出，引用和指针在汇编实现上是一样的。那么他们的效率也是一样的。
指针和引用的区别：
- 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
- 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
- 没有NULL引用，但有NULL指针
- 在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但指始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4个字节)
- 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
- 有多级指针，但是没有多级引用
- 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
- 引用比指针使用起来相对更安全