C++ | 引用

引用 &

• 使用引用

  int b = 33, &a = b;
  b = 17;
  cout << a; // 打印a为17
  

  使用引用声明变量类似于指针，声明的变量会同被引用的变量绑定，修改任何一方的数据都会使另一方的数据也改变。使用上的区别在于使用引用不需要*，引用可以理解为一个别名。

• 在函数中使用引用传递参数

  将参数设置为引用的作用是：调用函数时参数不进行拷贝，而是直接使用传入的变量，在函数中的所有修改都会应用于该变量。

  • 基本类型

    int myAge = 15;
    void newYear(int &age){age++;}
    

    使用引用传递变量，调用函数newYear(myAge)，myAge变量将会被改变

  • 复杂数据结构（如类，结构体）

    vector<int> v(100);
    void sum(vector<int> &v){/* 求和 */}
    

    函数参数的传递都是拷贝一份副本，将副本传递进去（如基本类型），所以如果不使用引用，程序将会复制整个vector，大大浪费了时间以及内存

  • 指针

    引用跟指针的功能很类似，都是为了能在函数中修改传入的参数。

    相同点：下面代码中调用函数后m变量存储的都是demo的地址，m中的height也都被修改了

    void setHeight(member &m, int height){m.height = height;}
    setHeight(demo, h);
    void setHeight(member *m, int height){m->height = height;}
    setHeight(&demo, h);
    

    不同点：

    • 对于引用形式，虽然m变量存储的是被引用对象的地址，但对程序员来讲，m就是作为demo的一个别名，使用m就等于使用demo，而不是使用demo的地址。

    • 对于指针，假如以下面形式调用函数：

      member *p = &demo;
      setHeight(p, h);
      

      传入变量p作为参数后，p与m的值都是&demo，即p和m都指向demo的地址，使用他们都能修改demo中的数据，但他们是两个不同的变量，即&p与&m是不同的，在函数中修改m变量并不能作用于p变量。本质上，传递指针参数也是拷贝变量。

      对于下面代码：

      void applyForMemory(node *n){
          n = new node[10];
      }
      node *p;
      applyForMemory(p);
      

      这段代码是不起作用的，n申请了空间，只是将n指向的地址改成了新空间的地址，但p的指向没有改变。这段代码反而造成了内存泄漏。

      void applyForMemory(node *&n){
          n = new node[10];
      }
      node *p;
      applyForMemory(p);
      

      将指针作为引用形式传递，可理解为变量n即p。给n申请了空间，n的指向被修改了，p也被修改。

    总而言之，单纯传递指针参数实际上是存在两个变量：作为参数传入的变量(p)和在函数中使用的变量(n)，他们的值都是同一个地址，他们指向同一个地方（demo），所以能够在函数中使用n变量来修改demo变量的数据；但他们还是两个变量，具有不同的地址，在函数中修改n的值（即修改n的指向）并不能作用与p，p的指向依旧是demo。

    而将指针作为引用来传递可以简单理解为只有一个变量：p，把n当作p的别名，那么修改了n的值（指向）自然p的指向也被修改了；当然，实际上n与p还是两个变量，p存储着demo的地址，而n中存储的是p的地址，编译器会自动将对n的操作转换成对p的操作，所以看起来他们就是同一个变量。

• 函数返回值使用引用

  将返回值的引用返回，即不进行复制然后返回副本

  当然，如果使用引用作为返回值，那么是无法返回在函数中声明的变量的。因为那些变量在栈中，随着函数的结束运行，栈的内存被释放，该变量也会被释放。

  node* & AVLTree::getRoot(){return this->root;}
  node* & root = tree.getRoot();