【C++】C++学习笔记之四:引用、参数传递和返回值

1. 引用

1.1 左值引用

我们通常提到的引用都是指“左值引用”, 其语法如下:
<类型名> & <变量名> = <变量名>;
左值引用就是alias,相当于给对象起了个别名,当定义引用时,编译器会把引用型变量与它的初始值(也是个变量名)绑定在一起,使用引用型变量跟使用其初始值变量等同,同时改变。
一旦完成绑定(初始化),引用型变量会和它的初始值一直绑定在一起,因此不能将引用再重新绑定到另一个变量身上
对于重新绑定的问题,来做个小实验:

int main(int argc, char** argv){
        int i = 10;
        int ii = 12;
        int &a = i;
        a = ii;
        cout << "a:" << a << endl
             << "i:" << i << endl
             << "ii:" << ii << endl;
        return 0;
}

编译后运行,得到如下结果:


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【结论】:

由以上实验结果可以看到,对于已经绑定了i的引用型变量a,对其再赋值变量ii,并没有报语法错误。但是,其实际的操作结果,并不像我们的本来意图(想让a再与ii绑定在一起),而是对本来绑定在一起的a和i变量做了一次赋值,把ii的值传递给了a和i两个变量。
因此,以后在代码中使用引用型变量时,切记,一旦绑定关系成立,不要试图解除绑定关系。结果很可能会事与愿违。

1.2 右值引用(C++11)

我们通常所说的引用都是“左值引用”。还有一种形式的引用叫做“右值引用”,是对数值的引用。其语法如下:
<类型名> && <变量名> = <右值>;
其特点是:只能绑定到一个将要销毁的对象上,其作用就是把右值资源“移动”到另一个对象中去。
这里暂不探讨。

2. 参数传递

参数传递发生在函数调用阶段,函数定义中参数列表里的参数叫做形式参数,实际调用函数时传入的参数叫做实际参数

1.1 值传递(pass by value)

一般在参数传递的过程中,没有特别标注(不实用指针和引用),都是值传递,即在函数中发生的参数值的改变都是作用于形式参数,而对实际参数没有影响。
下面写段代码来观察下值传递:

class varTest{
public:
    static void increase(int var){ 
        var++;
        cout << "var:" << var << endl;
    }
};
int main(int argc, char** argv){
        int i = 10;
        varTest::increase(i);
        cout << "i:" << i << endl;
        return 0;
}

程序编译后运行,得到如下结果:

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1.2 引用传递(pass by reference)

有了上面"引用绑定"和"形参实参关系"分析的基础,那么,函数参数以引用方式传递就很好理解了,就是把形参和实参绑定在一起,如果在函数体里对实参有修改,修改会真的起作用。
还是一段代码,验证下:

class varTest{
public:
    static void increase(int &var){ 
        var++;
        cout << "var:" << var << endl;
    }
};
int main(int argc, char** argv){
        int i = 10;
        varTest::increase(i);
        cout << "i:" << i << endl;
        return 0;
}

编译运行结果:


Paste_Image.png

可以看到形参var和实参i的值都改变了。

1.3 常量型引用传递(pass by reference to const)

引用在编译器底层的实现本质上就是一个指针,或者说跟指针的原理相同,这使它既能提高传递效率,同时看起来又好像是一个对象,使用起来更方便直观。
所以现在一般都会建议程序员,在使用函数参数传递时,尽量使用引用的方式传递,其开销相当于一个4byte的指针类型的参数传递的开销。可以缓解函数调用时压栈带来的负担。
但有些情况下,虽然传递引用型参数调用函数的效率会比较高,可是调用者也许并不希望函数内部改变引用参数的数值,这就用到了传递常量型引用参数

3.返回值

2.1 临时变量与值传递返回值(return by value)

临时变量通常指在一定生存周期(scope)范围内的变量,其在此范围内分配内存(通常是栈上的内存),跨出生命周期,变量的内存将被释放,变量消失。
前面说,尽量使用引用的方式传递参数,同样的道理也适用函数返回值的传递。但并不是所有情况下都可以用引用的方式返回值。当返回值涉及到传递临时变量就必须使用值传递的方式。
看代码:

inline complex operator+(const complex& c1, const complex& c2){
     return complex(c1.re+c2.re, c1.im+c2.im);
}

2.2 引用传递返回值(return by reference)

直接看代码:

inline complex operator+=(complex *ths, const complex & c){
    ths->re += c.re;
    ths->im += c.im;
    return *ths;
}

2.3 返回值传递到常量引用(return by reference to const)

返回值传递到常量引用跟返回值以引用方式传递一样,其实,函数开发者,不需要关注引用型返回值是不是传递给了常量,传递给常量引用是使用者的考量。其编码方式与上面的引用传递返回值是一样的。
只不过要考率的地方是在调用时,是否要使用常量引用型变量对返回值绑定的决策上。

【技巧】:参数和返回值传递的过程中,如果可以尽量使用引用的方式传递。

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