C++中const和C++的引用

一、C++与C语言中const的比较

1、C语言中

#include <stdio.h>

int main()
{
// C语言中 const修饰的变量是一个 常变量，本质还是变量，有自己的地址空间
const int a = 10;
int *p = (int *)&a;

*p = 5;

printf ("%d\n", a);

return 0;
}

2、c++中
#include <stdio.h>

int main()
{
// C++中 const 变量声明的是一个真正的常量，不是变量，所以编译器不会为该常量分配空间
// const 修饰的常量会被放到 符号表 中
const int a = 10;

// 这里对 const 常量取地址，这一步操作会让编译器为该变量分配空间，分配的空间并不会被 a 使用
int *p = (int *)&a;

// 通过指针改变指向的空间的值，这个空间是编译器为常量分配的空间，但是常量的值并不在这个空间内
// 所以即使通过指针修改了这个空间的值，也不会影响到 a 本身
*p = 5;

// a 的值不变，因为它的值在符号表中，不在程序运行的空间内
printf ("%d, %p\n", a, *p);

return 0;
}C语言中的const变量

         C语言中const变量是只读变量，有自己的存储空间

  

C++中的const常量

    可能分配存储空间,也可能不分配存储空间  

    当const常量为全局，并且需要在其它文件中使用

    当使用&操作符取const常量的地址
3、const和#define

C++中的const常量类似于宏定义

                const int c = 5; ≈ #define c 5

C++中的const常量与宏定义不同

                const常量是由编译器处理的，提供类型检查和作用域检查 
宏定义由预处理器处理，单纯的文本替换

二、C++的引用

1、C++引用的概念

变量名的回顾：变量名实质上是一段连续存储空间的别名，是一个标号(门牌号) ，程序中通过变量来申请并命名内存空间   ，通过变量的名字可以使用存储空间。

问题：一段连续的内存空间是否只能有一个别名吗？

引用：引用可以看作一个已定义变量的别名

引用的语法：Type& name = var;  

#include <stdio.h>

int main()
{
// 定义一个int型变量a,在内存中占4个字节，
// 变量名 a 就代表了这一块内存，或者说 a 是这块内存的别名
int a = 10;

// 定义了一个引用变量 b ，它是 a 的别名，和 a 代表同一块内存空间
// 对 b 的操作 和 对 a 的操作是一样的
int& b = a;

// 改变 b 等于改变了 a
b = 20;

printf ("%d, %d\n", a, b);

// a 与 b 代表同一块内存空间
printf ("%p, %p\n", &a, &b);

return 0;
}
2、引用的意义

1）引用作为其它变量的别名而存在，因此在一些场合可以代替指针

2）引用相对于指针来说具有更好的可读性和实用性

#include <stdio.h>

void swap1 (int &a, int &b)
{
int tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}

void swap2 (int *a, int *b)
{
int tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}

int main()
{
int a = 10;
int b = 20;

swap2 (&a, &b);
swap1 (a, b);
printf ("%d, %d\n", a, b);

return 0;
}

3、复杂数据类的引用
#include <stdio.h>

struct Student
{
char name[20];
int age;
};

void printS1(Student *pS)
{
printf ("%s\n", pS->name);
}

// 复杂数据类型的引用
void printS2(Student &pS)
{
printf ("%s\n", pS.name);
pS.age = 80;
}

void printS3(Student pS)
{
printf ("%s\n", pS.name);
}

int main()
{
Student stu = {"xiaoming", 2};

printS1(&stu); // 地址传递，pS 是 变量 stu 的指针，引用成员要用 ->

printS2(stu); // pS 是 stu 的别名，和 stu 代表的是同一块内存空间,使用成员和 stu 一样 用.
printf ("%d\n", stu.age);

printS3(stu); // 值传递，pS 是 stu 的一份复制

return 0;
}

4、引用的本质
1）引用在C++中的内部实现是一个常指针

        Type& name    çè  Type* const name

 

2）C++编译器在编译过程中使用常指针作为引用的内部实现，因此引用所占用的空间大小与指针相同。

 

3）从使用的角度，引用会让人误会其只是一个别名，没有自己的存储空间。这是C++为了实用性而做出的细节隐藏

 

4）当我们使用引用语法的时，我们不去关心编译器引用是怎么做的

    当我们分析奇怪的语法现象的时，我们才去考虑c++编译器是怎么做的

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#include <stdio.h>

int main()
{
int a = 10;
int &b = a; // int * const b = &a;

// *b = 20;
b = 20;

// printf ("%p, %p\n", &a, &(*b));
printf ("%p, %p\n", &a, &b);

return 0;
}

5、函数返回值作为引用
1）返回栈变量：

若返回栈变量，不能成为其它引用的初始值， 不能作为左值使用。

#include <iostream>
using namespace std;

int getAA1()
{
int a ;
a = 10;
return a;
}

//返回a的本身 返回a的一个副本 10
int& getAA2()
{
int a ; //如果返回栈上的 引用, 有可能会有问题
a = 10;
return a;
}

int* getAA3()
{
int a ;
a = 10;
return &a;
}

int main()
{
int a1 = getAA1();

// 用非引用类型接收函数返回的引用，就等于将函数返回的引用的数据值，复制给了该接收对象
// 效果和返回非引用数据是一样的
int a2 = getAA2();
int& a3 = getAA2();

printf ("%d\n", a2);
printf ("%d\n", a3);

return 0;
}

2）返回全局变量或静态变量：
若返回静态变量或全局变量，可以成为其他引用的初始值，即可作为右值使用，也可作为左值使用。#include <stdio.h>

int g_a = 10;

// 返回全局变量的引用
int& get_a()
{
return g_a;
}

// 返回局部变量的引用
int& get_sa()
{
static int a = 10;
a++;
return a;
}

int main()
{
// 返回全局变量的引用可以作为其他引用的初始值
int& a1 = get_a();
a1 = 30;
printf ("%d\n", g_a);

// 当不考虑接收的情况，返回全局变量的引用函数可以作为左值使用
get_a() = 40;
printf ("%d\n", g_a);

// 返回静态变量的引用和返回全局变量使用方式相同
int& a2 = get_sa();
get_sa();
get_sa();
printf ("%d\n", a2);

get_sa() = 40;
get_sa();
printf ("%d\n", a2);

return 0;
}

6、常引用
const & int e  相当于 const int * const e

普通引用 相当于 int *const e1

当使用常量（字面量）对const引用进行初始化时，C++编译器会为常量值分配空间，并将引用名作为这段空间的别名

使用字面量对const引用初始化后，将生成一个只读变量

#include <stdio.h>

int main()
{
int a = 10;
int &b = a; // 普通引用

int x = 20;
const int& y = x; // 常引用 让变量y拥有只读属性，不能通过y改变x的值

// 常引用 初始化 分为 2中情况
// 1、用变量初始化 常引用
{
int a1 = 20;
const int& b1 = a1; // a1 变量去初始化常引用
}
// 2、用常量去初始化常引用
{
const int a = 40; // C++编译器把a放在符号表中

// int& b = 41; // 普通引用，引用一个常量，常量是没有地址空间的，这样的做法是不合法的

// 使用常量去初始化常引用是合法的,C++编译器会为该引用分配空间，常量的值存储到分配的空间中去
// 使用常量对 const引用 初始化后，将生成一个只读变量
const int& b = 42;

int *p = (int *)&b;
*p = 50;

printf ("%d\n", b);
}

return 0;
}