这篇文章主要介绍了C++中引用与const修饰符怎么用,具有一定借鉴价值,感兴趣的朋友可以参考下,希望大家阅读完这篇文章之后大有收获,下面让小编带着大家一起了解一下。
引用是给已经定义的变量一个别名,可以简单理解成同一个变量的昵称。既然是昵称或者是别名,显然它和原本的变量名有着同样的效力。所以我们对别名进行修改,原本的变量值也一样会发生变化。
我们通过符号&
来表明引用,
比如下面这个例子,我们创建了a变量的一个引用b
int a = 3; int &b = a; b++; cout << a << endl;
由于b是a的一个引用,本质上来说它们是同一个变量,只不过名称不同。所以我们对b修改,等价于对a进行同样的修改。所以输出的结果是4。
也就是说我们需要把引用变量和原变量当成是同样的变量,只不过名称不同,其中一个发生变化,另外一个一样会生效。
看上去有些像是指针,因为创建指针也能有类似的效果:
int a = 3; int *p = &a; *p++; cout << a << endl;
但是引用和指针还是有些区别,这个问题在C++
相关的面试当中经常会问到,也是作为基本功的考察之一。
首先一个区别是,引用必须在声明的时候就进行初始化,没办法先声明再赋值:
int *pt; // 合法 int &b; // 非法
从这个角度来说,引用更接近const指针,一旦与某个变量关联就不能再指向其他变量:
int &b = a; // 等价于 int *const pt = &a;
在这个例子当中,b等价于*pt。
如果我们输出引用和原变量的地址,会得到同样的结果:
int a = 3; int &b = a; cout << &a << " " << &b << endl;
其实到这里有一个问题,既然引用只是别名,我们已经有了原本的变量名可以用了,又何必多此一举创建变量的引用呢?
所以引用不是为了顺序执行的逻辑创建的,一个最常见的使用场景就是函数参数传递的时候,可以设置函数接收的变量类型为引用。
如:
void swap1(int& a, int& b) { int temp = b; b = a; a = temp; } void swap2(int a, int b) { int temp = b; b = a; a = temp; }
我们创建了两个swap
函数,其中一个传递的参数是引用,另外一个就是普通的值传递。如果大家去分别调用这两个函数进行尝试,会发现swap2
函数没有生效。
因为值传递的时候,会发生拷贝,也就是说函数内部接受的其实是变量的拷贝。我们对于拷贝无论如何修改也不会影响原值,而传引用就不一样了。前面说过,引用和原变量是等价的。我们对引用进行修改等价于对原变量进行修改。
这样的话,我们就可以实现在函数体内部对外部传入的参数进行修改。在一些特殊的场景当中,非常方便。比如一些复杂的树形数据结构,通过使用引用可以大大降低代码的编写难度。
除此之外,使用引用还有一个好处,既然我们传递的引用和原值是等价的。那么也就免去了拷贝变量的开销,如果我们传递的是int,double
这样的变量还好,如果是一个包含大量元素的容器,如vector
,set
,map
等,使用引用传递可以带来明显的效率提升,也会降低内存开销。
前文当中说过,我们可以让函数接收一个引用变量,从而免去变量拷贝的开销,达到提升程序运行效率的目的。
如果我们想要传递引用,但又不希望在函数内部对引用的变量进行修改,以免影响外部变量。我们可以使用常量引用,也就是加上const
修饰符。
double sqrt(const double &x);
由于我们加上了const
修饰符,当我们在函数内部对引用进行修改的时候,会触发编译器的报错。一般来说,如果传递的只是基本类型的变量,我们其实没有必要这么操作,直接值传递即可。这种做法一般用在传递一些大型结构体或者是大型容器的时候。
这里有一个小细节需要当心,由于我们传递的是引用,需要保证传递的参数是一个实参,而不是表达式。如这样的代码编译时会报错:
double distance(double &x, double &y) { return sqrt(x * x + y * y); } int main() { double x = 3.0, y = 4.0; cout << distance(x + 3.0, y + 4.0); }
报错的原因在于,函数distance
接收的是一个double
类型的引用,而我们传递的却是x+3
这样的表达式。显然表达式没有对应的引用。所以编译器会报错,告诉我们参数类型不匹配:
但神奇的是,如果我们把函数签名稍微改一下,加上const修饰符,会发现报错消失了:
double distance(const double &x, const double &y) { return sqrt(x * x + y * y); }
这并不是编译器的bug
,而是编译器针对const
引用做了特殊处理。当编译器发现传入的不是double类型的变量的时候,它会创建一个临时的无名变量,将这个临时变量初始化成x+3.0
,然后再传入这个临时变量的引用。C++只会对const引用参数执行这个操作。
除了表达式之外,如果变量的类型不匹配也一样会创建临时变量。这些临时变量只会在函数调用期间存在,函数运行结束之后,编译器会将其删除。
为什么会有这样的设计呢?C++ Primer当中提供了这样一个例子:
void swapr(int &a, int &b) { int temp = b; b = a; a = temp; } long a = 3, b = 5; swapr(a, b);
在早期C++没有严格限制的情况下,这段代码会发生什么呢?
由于类型不匹配,所以编译器会创建两个临时的int变量,但它们初始化成3和5,再传入函数当中。然后执行函数当中交换变量的逻辑,但问题是,我们交换的是两个临时变量,原变量并不会生效。
所以后来版本的C++优化了这个问题,禁止了传递引用时创建临时变量。而当引用有const修饰时并不会对原值进行修改,并不会影响逻辑和结果,所以豁免了这个禁令。
在函数签名当中,如果要接收引用,我们要尽可能使用const,我们来看下这样做的好处:
可以避免无意中修改数据
可以处理const
和非const
参数,否则,只能接受非const
变量
可以接受临时变量
感谢你能够认真阅读完这篇文章,希望小编分享的“C++中引用与const修饰符怎么用”这篇文章对大家有帮助,同时也希望大家多多支持亿速云,关注亿速云行业资讯频道,更多相关知识等着你来学习!
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