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C++ 引用（这篇博客是我现有知识只能这样写）

语法层和底层分开看基本没什么问题，但是一旦两个交互看就会感觉有悖论，这个有人说编译器优化，强行把细节的优化没了，反正现在凌晨3点了我头发掉没了也没悟到引发悖论的细节。用一个物理来说有点波粒二象性，有波的特性也有粒子的特性。语法层的的确确看到是别名和本体公用空间，但是底层你会发现他也是引用变量，那就是他有个双字四字节的小空间（和指针变量所占一样），我是这样理解的比如我们电脑系统不是装在硬盘里面的吗，我们开机是直接进入系统的，但实际上系统前面还有一点点的内存是存放系统信息的好像是ESP我也记不清了 ，那个东西要是没了，你系统就是废掉了，但是感觉举的例子不怎么恰当。我问过很多人，没有人说明白这个小悖论。。。烦啊。C++现在刚起步就要我头发

引用            语法层

引用概念

引用是也已存在的变量取一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间（这是语法层面）它和它 引用的变量共用同一块内存空间

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体

引用类型必须和引用实体是同种类型的

引用特性

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. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

引用做参数

传值

//传值
void Swap(int x, int y)
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}


int main()
{
int a = 0, b = 10;
cout << a << endl << b << endl << endl;
Swap(a, b);
cout << a << endl << b << endl << endl;
return 0;
}

传址

//传址
void Swap(int* x, int* y)
{
int tmp = *x;
*x = *y;
*y = tmp;
}

int main()
{
int a = 0, b = 10;
cout << a << endl << b << endl << endl;
Swap(&a, &b);
cout << a << endl << b << endl << endl;
return 0;
}

传引用

//传引用
void Swap(int& rx, int& ry)
{
int tmp = rx;
rx = ry;
rx = tmp;
}
int main()
{
int a = 0, b = 10;
cout << a << endl << b << endl << endl;
Swap(a, b);
cout << a << endl << b << endl << endl;
return 0;
}

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
using namespace std;
#include 
struct A 
{ 
int a[10000]; 
};
void TestFunc1(A a) {}
void TestFunc2(A& a) {}
void TestRefAndValue()
{
A a;
// 以值作为函数参数
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc1(a);
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(a);
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;
}

引用做返回值

传值返回 所有的传值返回都会生成一个拷贝

临时变量存在哪 1.c比较小的（4字节 8字节），是寄存器充当临时变量 2.c比较大的，临时变量是放在上一层栈中的，比如这里的Add函数的栈帧

传引用返回

错误用法

那么如何用呢

注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。

值和引用的作为返回值类型的性能比较

#include
using namespace std;
#include 
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;
}

传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。

1. 引用传参和返回值 有些场景下可以明显提高性能 大对象+深拷贝对象
2. 引用传参和返回值 输出型参数和输出型返回值 人话就是函数的形参改变可以改变函数外面的实参，有些场景下，引用返回，可以改变返回对象

修改返回对象

用引用的返回可读可写

#define N 10

int& fun(const int& i)
{
static int a[N];
return a[i];
}

int main()
{
int i = 0;
for (i = 0; i < N; i++)
{
fun(i) = 100 + i;
}
for (i = 0; i < N; i++)
{
cout << fun(i) << "  ";
}
return 0;
}

常引用

通过上面我们可以发现const引用大小通吃

const type& 可以接收各种类型的变量

这就引入了新的问题 const引用参数的好处

左值右值

我们经常有一种误解，即在等号左边的叫做左值(L-value)，右边的叫做右值(R-value)。这个说法其实是不准确的， 首先左值右值是针对表达式来说的。C++中左值被定义为Location Value，即可以取地址的值，或者说是指表达式结束后仍然存在的值。相反右值就是临时的值了

不要想着越权，越权的人是我最讨厌的人

我们假设x是个很大的对象或者是后面的深度拷贝的部分 那么我们就使用引用参数，这样是可以减少拷贝，来提高效率 假如x我们不需要改变它，我们就用const引用，来提高代码的安全性

引用             低层

我们通过vs19观察别名和本体的确是在同一个地址上，所以我们说了语法上别名是没有开辟空间的，但是实际上底层实现是有空间的，因为引用是按照指针的方式来实现的。

玩底层带你看汇编这是我最喜欢看的东西

linux下面正宗汇编看不懂

引用和指针的不同点:

1. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
2. 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
3. 没有NULL引用，但有NULL指针
4. 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)
5. 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
6. 有多级指针，但是没有多级引用
7. 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
8. 引用比指针使用起来相对更安全