C++中傳值、傳地址和傳引用究竟有哪些區(qū)別

更新時(shí)間：2021年07月27日 11:39:40 作者：小一！

指針是一個(gè)變量，只不過(guò)這個(gè)變量存儲(chǔ)的是一個(gè)地址，指向內(nèi)存的一個(gè)存儲(chǔ)單元,而引用跟原來(lái)的變量實(shí)質(zhì)上是同一個(gè)東西，只不過(guò)是原變量的一個(gè)別名而已，這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++中傳值、傳地址和傳引用究竟有哪些區(qū)別的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

傳引用定義

傳值與傳地址，相信大家都了如指掌了，在這里先介紹一下什么是引用？

引用不是新定義一個(gè)變量，而是給已存在變量取了一個(gè)別名，編譯器不會(huì)為引用變量開(kāi)辟內(nèi)存空間，它和它引用的變量共用同一塊內(nèi)存空間。

說(shuō)白了，引用就是給變量起外號(hào)，比如一個(gè)人可以有乳名，有學(xué)名，有筆名，其實(shí)就都是一個(gè)人而已。

例：林沖，江湖上人稱(chēng)“豹子頭"

類(lèi)型& 引用變量名(對(duì)象名) = 引用實(shí)體；

void TestRef()
{
int a = 10;
int& ra = a;  //<====定義引用類(lèi)型
printf("%p\n", &a);
printf("%p\n", &ra);
}

可以看出a 和ra地址是一樣的，足以證明，引用就是變量本身。

注意：引用類(lèi)型必須和引用實(shí)體是同種類(lèi)型的

意思是：對(duì)象用 int 定義的，那么引用必須是 int&

引用特性

1. 引用在定義時(shí)必須初始化

#include<iostream>
using namespace std;

void TestRef()
{
	int a = 10;
	int& ra;  // 該條語(yǔ)句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò)
	int& ra = a;
	int& rra = a;
	printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

int main()
{
	TestRef();
	
	return 0;
}

int ra&; // 不賦初值，會(huì)報(bào)錯(cuò)

2、一個(gè)變量可以有多個(gè)引用，一個(gè)人可以有多個(gè)外號(hào)

#include<iostream>
using namespace std;

void TestRef()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	int& rra = a;
	printf("%p\n%p\n%p\n", &a, &ra, &rra);
}

int main()
{
	TestRef();
	
	return 0;
}

3、引用一旦引用一個(gè)實(shí)體，再不能引用其他實(shí)體，意思是，ra是 a 的引用后，就不能再引用別的對(duì)象

傳引用與傳值的區(qū)別

1、傳值、傳引用返回的比較

傳值返回：

#include<iostream>
using namespace std;

int Add(int a, int b)
{
	int c = a + b;
	return c;
}

int main()
{
	int ret=Add(1,2);
	cout << "ret:" << ret << endl;
	return 0;
}

注意： 返回時(shí)，c會(huì)將自己的值，復(fù)制給一個(gè)臨時(shí)變量，ret接收的其實(shí)是c的拷貝，c在 Add 函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，隨著棧幀的銷(xiāo)毀，而銷(xiāo)毀。

c的拷貝變量一般開(kāi)在，調(diào)用c所在函數(shù)的函數(shù)中，此例就是在main函數(shù)中開(kāi)辟，當(dāng)返回變量較小時(shí)，業(yè)可能在寄存器中開(kāi)辟空間存放返回變量的拷貝

傳引用返回：

#include<iostream>
using namespace std;

int& Add(int a, int b)
{
	int c = a + b;
	return c;
}

int main()
{
	int& ret=Add(1,2);
	cout << "ret:" << ret << endl;
	return 0;
}

大家猜猜結(jié)果是什么呢？

是 3 嗎？

結(jié)果是隨機(jī)值，這是為什么呢？

因?yàn)榉祷氐氖?c 的引用，也就是 c本身，而 c 變量是存儲(chǔ)在棧幀中，隨著函數(shù)的結(jié)束，棧幀銷(xiāo)毀，c也隨著銷(xiāo)毀，空間釋放，這時(shí)就造成非法引用，值為隨機(jī)值。

那怎么辦呢？

不將c放到棧幀中就可以了，將c放到靜態(tài)區(qū)

#include<iostream>
using namespace std;

int& Add(int a, int b)
{
	static int c = a + b;
	return c;
}

int main()
{
	int& ret=Add(1,2);
	cout << "ret:" << ret << endl;
	return 0;
}

再來(lái)一個(gè)有趣的題，下面代碼的結(jié)果是什么呢？

#include<iostream>
using namespace std;

int& Add(int a,int b)
{
	int c = a + b;
	return c;
}

int main()
{
	int& ret = Add(1, 2);
	Add(5, 7);
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

很多人會(huì)以為是 3 吧

結(jié)果是 12 ，可是并沒(méi)有輸出 Add(5,7) 。為什么會(huì)是12呢

調(diào)用Add(1,2)后，將結(jié)果返回ret,ret此時(shí)是3，棧幀銷(xiāo)毀，釋放空間，后又調(diào)用Add(5,7),重新開(kāi)辟棧幀，此時(shí)開(kāi)辟的棧幀和上次銷(xiāo)毀的是一個(gè)地方。ret還指向上一個(gè)c的位置，此時(shí)c=5+7;

#include<iostream>
using namespace std;

int& Add(int a,int b)
{
	int c = a + b;
	return c;
}

int main()
{
	int& ret = Add(1, 2);
	Add(5, 7);
	printf("你是真狗\n");
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

此時(shí)輸出是隨機(jī)值，是因?yàn)?，又調(diào)用了printf函數(shù)，占用了釋放的空間，ret雖然還指向原來(lái)c所在的空間，但是，值已經(jīng)是隨機(jī)值了。

2、傳值、傳引用效率比較

以值作為參數(shù)或者返回值類(lèi)型，在傳參和返回期間，函數(shù)不會(huì)直接傳遞實(shí)參或者將變量本身直接返回，而是傳遞實(shí)參或者返回變量的一份臨時(shí)的拷貝，因此用值作為參數(shù)或者返回值類(lèi)型，效率是非常低下的，尤其是當(dāng)參數(shù)或者返回值類(lèi)型非常大時(shí)，效率就更低

#include<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;

struct A{ int a[10000]; };

void TestFunc1(A a){}

void TestFunc2(A& a){}

void TestRefAndValue()
{
	A aa;
	// 以值作為函數(shù)參數(shù)
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc1(aa);
	size_t end1 = clock();

	// 以引用作為函數(shù)參數(shù)
	size_t begin2 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc2(aa);
	size_t end2 = clock();

	// 分別計(jì)算兩個(gè)函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后的時(shí)間
	cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
}

int main()
{
	TestRefAndValue();

	return 0;
}

可以看出傳引用的效率，遠(yuǎn)勝于傳值

下面?zhèn)髦捣祷嘏c傳引用返回比較

#include<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;

struct A { int a[10000]; };

A a;
// 值返回
A TestFunc1() { return a; }
// 引用返回
A& TestFunc2() { return a; }

void TestReturnByRefOrValue()
{
	// 以值作為函數(shù)的返回值類(lèi)型
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
		TestFunc1();
	size_t end1 = clock();

	// 以引用作為函數(shù)的返回值類(lèi)型
	size_t begin2 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
		TestFunc2();
	size_t end2 = clock();

	// 計(jì)算兩個(gè)函數(shù)運(yùn)算完成之后的時(shí)間
	cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}


int main()
{
	TestReturnByRefOrValue();

	return 0;
}

可以看出傳引用返回的效率，遠(yuǎn)勝于傳值

所以，可以傳引用的時(shí)候要傳引用，效率更高，但要注意，局部變量不可以傳引用，出了函數(shù)，棧幀銷(xiāo)毀，就會(huì)越界訪(fǎng)問(wèn)。

傳指針（地址）與傳引用的區(qū)別

在語(yǔ)法概念上引用就是一個(gè)別名，沒(méi)有獨(dú)立空間，和其引用實(shí)體共用同一塊空間。

在底層實(shí)現(xiàn)上，引用和地址是一樣的，在底層實(shí)現(xiàn)上實(shí)際是有空間的，因?yàn)橐檬前凑罩羔樂(lè)绞絹?lái)實(shí)現(xiàn)的。

#include<iostream>
#include<time.h>
using namespace std;

int main()
{
	int a = 10;

	// 在語(yǔ)法上，這里給a這塊空間取了一個(gè)別名，沒(méi)有新開(kāi)空間
	int& ra = a;
	ra = 20;

	// 在語(yǔ)法上，這里定義個(gè)pa指針變量，開(kāi)了4個(gè)字節(jié)，存儲(chǔ)a的地址
	int* pa = &a;
	*pa = 20;

	int b = 10;
	int*& rpa = pa;
	rpa = &b;

	return 0;
}

可以看出，引用和指針在匯編實(shí)現(xiàn)上是一樣的。那么他們的效率也是一樣的。

指針和引用的區(qū)別：

引用在定義時(shí)必須初始化，指針沒(méi)有要求
引用在初始化時(shí)引用一個(gè)實(shí)體后，就不能再引用其他實(shí)體而指針可以在任何時(shí)候指向任何，一個(gè)同類(lèi)型實(shí)體
沒(méi)有NULL引用，但有NULL指針
在sizeof中含義不同：引用結(jié)果為引用類(lèi)型的大小，但指始終是地址空間所占字節(jié)個(gè)數(shù)(32位平臺(tái)下占4個(gè)字節(jié))
引用自加即引用的實(shí)體增加1，指針自加即指針向后偏移一個(gè)類(lèi)型的大小
有多級(jí)指針，但是沒(méi)有多級(jí)引用
訪(fǎng)問(wèn)實(shí)體方式不同，指針需要顯式解引用，引用編譯器自己處理
引用比指針使用起來(lái)相對(duì)更安全