传值、传址、引用的介绍及各自的优缺点

1 传值
1.1 概念

void Swap(int left, int right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	cout << a << " " << b << endl;
	Swap(a, b);
	cout << a << " " << b << endl;
	return 0
}

传值是指形参将来接受到的是实参的一份临时拷贝,在函数中如果对形参进行改变,不会影响外部实参。因此上述进行Swap函数后,a,b的值未发生交换。
1.2 优点
1.代码可读性高、较安全
2.在不想通过形参改变外部的实参的场景下,可用传值
1.3 缺点
1.传参效率低,浪费空间(传递的是实参的副本,如果实参特别大,将会浪费大量空间)
2.用户想要通过形参改变外部实参,做不到

2 传址
2.1 概念

void Swap(int* left, int* right)
{
	int temp = *left;
	*left = *right;
	*right = temp;
}
int main()
{
    int a = 10;
	int b = 20;
	cout << a << " " << b << endl;
	Swap(&a, &b);
	cout << a << " " << b << endl;
	return 0}

传址是指形参将来放置的是实参的地址,通过对形参解引用拿到实参,对形参解引用进行修改,实际修改的是外部的实参,可以通过形参来改变外部的实参。因此上述进行Swap函数后,可将a,b的值进行交换。
2.2 优点
1.传参效率高,节省空间(传递的是实参的地址,在32位平台下是4字节)
2.可以通过形参改变外部的实参
2.3 缺点
1.安全性低,可读性低
2.如果不想通过形参改变外部实参时可能会产生副作用

3 引用
3.1 概念

void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	Swap(a, b);
	cout << a << " " << b << endl;
	return 0;
}

引用不是新定义一个变量,而是给已存在变量取了一个别名,编译器不会为引用变量开辟内存空间,它和它引用的变量共用同一块内存空间。
例如:李逵,在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体

void TestRef()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	ra = 20;
	cout << a << endl;//20
	cout << &a << " " << &ra << endl;//地址相同
}

3.2 特性
1.引用在定义时必须初始化

void TestRef()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
}

2.一个变量可以有多个引用

int main()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	int& rb = a;
	int& rc = a;
	cout << &a << " " << &ra << " " << &rb << " " << &rc << endl;//地址相同
	return 0;
}

3.引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    int& ra = a;
    //int& ra = b; 错误
    return 0;

3.3 常引用

void TestConstRef() 
{   
    const int a = 10;   
    //int& ra = a;   // 该语句编译时会出错,a为常量   
    const int& ra = a;   
    // int& b = 10;  // 该语句编译时会出错,b为常量  
    const int& b = 10;   
    double d = 12.34;   
    //int& rd = d;  // 该语句编译时会出错,类型不同   
    const int& rd = d; 
}

3.4 使用场景
1.用于概念,直接给某个实体取别名,为了写代码简单
2.做参数

void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}

3.做返回值

int& Add(int left, int right)
{
	int ret = 0;
	ret = left + right;
	return ret;
}
int main()
{
	int& sum = Add(1, 2);
	cout << sum << endl;
    Add(3, 4);//sum也变为7
	return 0;
}

3.5 效率比较

struct A
{
	int array[50000];
};
void TestValue(A a)
{}
void TestRef(A& a)
{}
void TestPtr(A* a)
{}
void TestFunc()
{
	A a;
	//传值,在传参期间需要进行实参的一份拷贝
	size_t begin1 = clock();
	for (int i = 0; i < 50000; i++)
		TestValue(a);
	size_t end1 = clock();
	//引用是别名,在传参期间不需要进行拷贝
	size_t begin2 = clock();
	for (int i = 0; i < 50000; i++)
		TestRef(a);
	size_t end2 = clock();
	//传址,在传参期间不需要进行对象的拷贝
	size_t begin3 = clock();
	for (int i = 0; i < 50000; i++)
		TestPtr(&a);
	size_t end3 = clock();
	cout << "传值性能:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "传引用性能:" << end2 - begin2 << endl;
	cout << "传址性能:" << end3 - begin3 << endl;
}
int main()
{
	TestFunc();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
上述代码根据时间差,判断各自的性能,单位是毫秒。通过比较,传引用和传址比传值性能要好很多。
3.6 引用和指针的区别
语法概念上引用就是一个别名,没有独立空间,和其引用实体共用同一块空间。
底层实现上实际是有空间的,因为引用是按照指针方式来实现的。
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


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