前言
"打牢基础,万事不愁" .C++的基础语法的学习
引入
引用是C++里的概念,和C语言里的"指针常量"是类似的.在C++里用得还挺多的,书中明确说明了类对象做参数时,传入类对象的引用.在<<C++ Prime Plus>> 6th Edition第274页有使用推荐 .用引用来回顾指针常量这一用法.
地址的作用
先看CPU的大致工作流程,不保证完全准确.参考汇编指令_百度百科
通过高级语言编写的程序由编译器转化成机器指令,交由CPU执行. 机器指令分为操作码和操作数.CPU拿到指令后要做两件事,一是理解操作码,二是操作数据.CPU对内读写寄存器的数据,对外只与内存进行数据交互,而操作内存数据时需要先找到地址,再读写内存数据.
回到代码层面,如果有以下代码,将发生什么事?
#include<iostream>
using namespace std;
int main(void) {
int a = 10;
a += 10;
cout << "a=" << a << endl;
}int a=10; 代表了什么?
程序员视角:在栈区分配一个32位(4字节)空间,写入"10".地址是程序员不知道的;但可以用&a访问变量地址.CPU视角:如果给&a地址,他找到后可以读取值10
CPU不认识变量,只认识地址.程序员用变量标识数据,方便理解.所以,变量名是地址的别名
引用的设计思想:原来还是你,变量地址表示变量.
引用的优点
C++是按值传递的(将某个值传入函数,不能改变原值,若需要改变原值需要传入地址).他的传值机制是当把某个变量值传入函数中时,会先生成数据副本,例如:
void show(int a){ //传入数据副本
cout<<"a="<<a<<endl;
}
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int value=3;
show(value); //传入的是value的值的副本这样会占用多余的内存空间.
如果形参使用引用类型,则可以解决这个问题.
其实指针也是一样的,不会产生数据副本,而且引用数据同指针一样,可以修改传入值.
引用声明格式
数据类型 & 引用变量 =变量
举例:
int b = 2; //变量赋值
int& b_pref = b; //引用声明这个不用可以记忆,因为引用的使用,几乎都是在形参里定义引用,传入变量就可以了.
但需要注意的是:不能将常量赋给引用,如: int &b=2; 这是错误的.
引用的适用范围
写几行代码来试试
1>以内置数据类型引用作参数(可以用但不推荐)
int intPref(int& data) { //内置类型引用做参数
data+=1;
return data;
}
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int b = 2; //声明整数
int& b_pref = b; //声明引用
int b_value = intPref(b_pref); //传入引用;
cout << "传入引用得到的值是" << b_value << endl;
cout << "原值是" << b << endl; //原值已改变,作用同指针能修改传入值
int c = intPref(b); //传入变量给引用,可用;
cout << "变量传入引用得到的值是" << c << endl;
// int e = intPref(&b); //错误,提示非常量引用的初始值必须为左值
// int d = intPref(2); //错误,提示非常量引用的初始值必须为左值----说明:用起来很别扭,常数不能传给引用,可以传入变量.
所以书上也没推荐用.形参用值就行了
int intPref(int data) { //内置类型值做参数,符合使用习惯
data+=1;
return data;
}2>数组(不能使用引用)
int intPref(int& data) { //内置类型引用做参数
data+=1;
return data;
}
void intPointer(int* const ip) { //指针做参数
cout << "数组的第1个元素是:" << *ip << endl;
}
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int intAr[] = { 10,20 };
int* pInt = intAr;
// intPref(intAr); //错误,不能给引用参数传入指针
// intPref(pInt); //同上
intPointer(intAr); //数组名作为指针常量传给指针const
intPointer(pInt); //指针变量传给指针const----说明:传入数组,书上明确形参只能用指针,引用不能通过编译.
3>对象(正常用法)
using namespace std;
class Person { //类声明
string description;
string name;
double money;
public:
Person(const string& des, const string& na, double mo) :description(des),name(na), money(mo) {}
double getMoney() {
return money;
}
string getDescription() {
return description;
}
string getName() {
return name;
}
};
void show(Person& person); //对象引用作参数(函数原型)
void show(Person& person) { //对象引用做参数(函数定义)
cout <<person.getName()<<"拥有的零花钱是:"<< person.getMoney() << endl;
}
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Person Mary("beautiful","Mary" ,5000); //生成名为Mary的对象
show(Mary); //将对象名传给Person&类型的形参
----说明:引用作参数最正确的用法,可以说引用的使用场景就是他了
好了,上面写了一堆分析理解,结论就一句:使用对象作参数的时候用得上引用,其他都不用
引用的使用场景
使用场景:
1)对象引用作形参,调用函数时传入对象,上面一小节说明的内容
2)使用对象引用作返回值,可以用连续调用函数.
有个经典例子,"<<"运算符重载. 在<<C++ Prime Plus>> 6th Edition第394页
ostream& operator<<(ostream &os,const Time& t){
os<<t.hours<<"hours,"<<t.minutes<<"minutes";
return os;
}当调用cout<<t ; (cout是已定义的ostream对象,t是Time对象,)打印出小时和分钟数,因为返回值也是ostream&,所以可以继续调用这个函数,打印其他内容
如:cout<<t<<"接下来的内容"<<.....endl;
(小感想:数据结构里有"链表",可以把数据一个个像链条一样串在一起.设计函数时有这种"链函数",将形参类型和返回类型设计成一样,设计思想厉害👍)
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对于其他使用引用作返回值的情形,节约内存空间,原理和传入引用而非传值一样,但个人感觉用处不大,可以不用.如果要用,注意返回的引用必须是已存在的引用(形参里的引用,或者全局变量)才可以,否则有内存泄漏风险.
引用引申内容
左值
以前理解左值: 等号左边的是左值; 可以取地址的是左值.左值是可以修改的(const左值除外)
引用类型是一种左值类型. 左值一种"非常量"的类型.
常见数据类型不多,可以做个小结:
常量类型(右值):1)字面常量:如3(整数字面常量),'a'(字符字面常量)
2)类似3+a 这种常量和变量的表达式
3)地址常量:如int a=3; 先定义一个变量a,其地址&a为地址常量
int b[]={10,20},地址b也是地址常量(指针常量)
其他的类型:变量,指针(包括const指针,指针const),引用,都是左值.
左值类型可以用作函数形参,右值不可
左值做形参的各种情况
变量做形参,可以传入同类型变量,同类型字面常量;
指针做形参,可以传入同类型指针变量,同类型指针常量.
const指针和指针const做形参,可以传入指针常量,指针变量.
引用做形参,可以传入同类型变量,同类型引用.
类对象到底是算变量还是常量?
其他数据类型,常量,变量,指针都是比较明确的.
类对象里已经给属性赋值了,那么类对象是常量吗?
答案就在上面蓝色部分. 类对象应该不是常量,是左值.
引用小结
引用能做的事,指针都可以做.为什么不用指针呢?笔者估计设计者有目的性:在引用class对象时使用引用类型,其他情况下用指针.那么只要记住一条:凡是用对象做形参的时候,都用引用类型
C++有些繁杂,就像上一节浅复制深复制分析完后发现可以避开.但引用没法避开,该使用引用的地方还是得用
引用关键词:专属于对象地址的类型
