語法：類型 &函數(shù)名（形參列表）{ 函數(shù)體 }

特別注意：

1.引用作為函數(shù)的返回值時(shí)，必須在定義函數(shù)時(shí)在函數(shù)名前將&

2.用引用作函數(shù)的返回值的最大的好處是在內(nèi)存中不產(chǎn)生返回值的副本

//代碼來源：RUNOOB
#include<iostream>
using namespace std;
float temp;
float fn1(float r){
    temp=r*r*3.14;
    return temp;
} 
float &fn2(float r){ //&說明返回的是temp的引用，換句話說就是返回temp本身
    temp=r*r*3.14;
    return temp;
}
int main(){
    float a=fn1(5.0); //case 1：返回值
    //float &b=fn1(5.0); //case 2:用函數(shù)的返回值作為引用的初始化值 [Error] invalid initialization of non-const reference of type 'float&' from an rvalue of type 'float'
                           //（有些編譯器可以成功編譯該語句，但會(huì)給出一個(gè)warning） 
    float c=fn2(5.0);//case 3：返回引用
    float &d=fn2(5.0);//case 4：用函數(shù)返回的引用作為新引用的初始化值
    cout<<a<<endl;//78.5
    //cout<<b<<endl;//78.5
    cout<<c<<endl;//78.5
    cout<<d<<endl;//78.5
    return 0;
}

case1:用返回值方式調(diào)用函數(shù)

如下圖：

返回全局變量temp的值時(shí)，C++會(huì)在內(nèi)存中創(chuàng)建臨時(shí)變量并將temp的值拷貝給該臨時(shí)變量。當(dāng)返回到主函數(shù)main后，賦值語句a=fn1(5.0)會(huì)把臨時(shí)變量的值再拷貝給變量a

case2:用函數(shù)的返回值初始化引用的方式調(diào)用函數(shù)

如下圖：

這種情況下，函數(shù)fn1()是以值方式返回到，返回時(shí)，首先拷貝temp的值給臨時(shí)變量。

返回到主函數(shù)后，用臨時(shí)變量來初始化引用變量b，使得b成為該臨時(shí)變量到的別名。

由于臨時(shí)變量的作用域短暫（在C++標(biāo)準(zhǔn)中，臨時(shí)變量或?qū)ο蟮纳芷谠谝粋€(gè)完整的語句表達(dá)式結(jié)束后便宣告結(jié)束，也就是在語句float &b=fn1(5.0);之后），所以b面臨無效的危險(xiǎn)，很有可能以后的值是個(gè)無法確定的值。

 如果真的希望用函數(shù)的返回值來初始化一個(gè)引用，應(yīng)當(dāng)先創(chuàng)建一個(gè)變量，將函數(shù)的返回值賦給這個(gè)變量，然后再用該變量來初始化引用：

  int x=fn1(5.0);
  int &b=x;

case3:用返回引用的方式調(diào)用函數(shù)

如下圖：

這種情況下，函數(shù)fn2()的返回值不產(chǎn)生副本，而是直接將變量temp返回給主函數(shù)，即主函數(shù)的賦值語句中的左值是直接從變量temp中拷貝而來（也就是說c只是變量temp的一個(gè)拷貝而非別名） ，這樣就避免了臨時(shí)變量的產(chǎn)生。尤其當(dāng)變量temp是一個(gè)用戶自定義的類的對(duì)象時(shí)，這樣還避免了調(diào)用類中的拷貝構(gòu)造函數(shù)在內(nèi)存中創(chuàng)建臨時(shí)對(duì)象的過程，提高了程序的時(shí)間和空間的使用效率。

case4:用函數(shù)返回的引用作為新引用的初始化值的方式來調(diào)用函數(shù)

如下圖：

這種情況下，函數(shù)fn2()的返回值不產(chǎn)生副本，而是直接將變量temp返回給主函數(shù)。

1.在主函數(shù)中，一個(gè)引用聲明d用該返回值初始化，也就是說此時(shí)d成為變量temp的別名。

2.由于temp是全局變量，所以在d的有效期內(nèi)temp始終保持有效，故這種做法是安全的。

3.不能返回局部變量的引用。如上面的例子，如果temp是局部變量，那么它會(huì)在函數(shù)返回后被銷毀，此時(shí)對(duì)temp的引用就會(huì)成為“無所指”的引用，程序會(huì)進(jìn)入未知狀態(tài)。

4.不能返回函數(shù)內(nèi)部通過new分配的內(nèi)存的引用。雖然不存在局部變量的被動(dòng)銷毀問題，但如果被返回的函數(shù)的引用只是作為一個(gè)臨時(shí)變量出現(xiàn)，而沒有將其賦值給一個(gè)實(shí)際的變量，那么就可能造成這個(gè)引用所指向的空間（有new分配）無法釋放的情況（由于沒有具體的變量名，故無法用delete手動(dòng)釋放該內(nèi)存），從而造成內(nèi)存泄漏。因此應(yīng)當(dāng)避免這種情況的發(fā)生

5當(dāng)返回類成員的引用時(shí)，最好是const引用。這樣可以避免在無意的情況下破壞該類的成員。

6.可以用函數(shù)返回的引用作為賦值表達(dá)式中的左值

#include<iostream>
using namespace std;
int value[10];
int error=-1;
int &func(int n){
    if(n>=0&&n<=9)
        return value[n];//返回的引用所綁定的變量一定是全局變量，不能是函數(shù)中定義的局部變量 
    else
        return error;
}
 
int main(){
    func(0)=10;
    func(4)=12;
    cout<<value[0]<<endl;
    cout<<value[4]<<endl;
    return 0; 
}

用引用實(shí)現(xiàn)多態(tài)

在C++中，引用是除了指針外另一個(gè)可以產(chǎn)生多態(tài)效果的手段。

也就是說一個(gè)基類的引用可以用來綁定其派生類的實(shí)例

class Father;//基類（父類）
class Son：public Father{.....}//Son是Father的派生類
Son son;//son是類Son的一個(gè)實(shí)例
Father &ptr=son;//用派生類的對(duì)象初始化基類對(duì)象的使用

特別注意：

ptr只能用來訪問派生類對(duì)象中從基類繼承下來的成員。如果基類（類Father）中定義的有虛函數(shù)，那么就可以通過在派生類（類Son）中重寫這個(gè)虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)類的多態(tài)。

函數(shù)中返回引用和返回值的區(qū)別

主要討論下面兩個(gè)函數(shù)的區(qū)別

int& at()
{
? ? return m_data_;
}

int at()
{
? ? return m_data_;
}

上面兩個(gè)函數(shù)，第一個(gè)返回值是int的引用int&，第二個(gè)返回值是int，二者的區(qū)別是什么呢？

我們先用一個(gè)語句 const int& a = mymay.at(); 來分別調(diào)用一次上面兩個(gè)函數(shù)，然后看匯編語言的結(jié)果。

反匯編結(jié)果：

#int& at()
#{
#    return m_data_;
#}
00BB6830  push        ebp
00BB6831  mov         ebp,esp
00BB6833  sub         esp,0CCh
00BB6839  push        ebx
00BB683A  push        esi
00BB683B  push        edi
00BB683C  push        ecx
00BB683D  lea         edi,[ebp-0CCh]
00BB6843  mov         ecx,33h
00BB6848  mov         eax,0CCCCCCCCh
00BB684D  rep stos    dword ptr es:[edi]
00BB684F  pop         ecx
00BB6850  mov         dword ptr [this],ecx
        m_data_++;
00BB6853  mov         eax,dword ptr [this]
00BB6856  mov         ecx,dword ptr [eax]
00BB6858  add         ecx,1
00BB685B  mov         edx,dword ptr [this]
00BB685E  mov         dword ptr [edx],ecx
        return m_data_;
#取地址this中的值5879712（m_data_的地址）到寄存器eax中，此時(shí)寄存器eax存的是m_data_的地址
00BB6860  mov         eax,dword ptr [this]
    }
00BB6863  pop         edi
00BB6864  pop         esi
00BB6865  pop         ebx
00BB6866  mov         esp,ebp
00BB6868  pop         ebp
00BB6869  ret
    const int& a = mymay.at();
00176AA2  lea         ecx,[mymay]
00176AA5  call        MyMat::at (0171546h)
#此時(shí)寄存器eax中的值為m_data_的地址5879712，直接將地址5879712存入地址a中。
00176AAA  mov         dword ptr [a],eax
    cout << a << endl;

#int at()
#{
#    return m_data_;
#}
012B6830  push        ebp
012B6831  mov         ebp,esp
012B6833  sub         esp,0CCh
012B6839  push        ebx
012B683A  push        esi
012B683B  push        edi
012B683C  push        ecx
012B683D  lea         edi,[ebp-0CCh]
012B6843  mov         ecx,33h
012B6848  mov         eax,0CCCCCCCCh
012B684D  rep stos    dword ptr es:[edi]
012B684F  pop         ecx
012B6850  mov         dword ptr [this],ecx
        return m_data_;
#和上面一樣，也是先取出m_data_的地址
012B6853  mov         eax,dword ptr [this]
#和上面不一樣，不是直接將m_data_的地址放入寄存器eax中，而是取地址5879712中的值（m_data_=3）放入寄存器eax中，此時(shí)寄存器eax存的是m_data_的值（3）
012B6856  mov         eax,dword ptr [eax]
    }
012B6858  pop         edi
012B6859  pop         esi
012B685A  pop         ebx
012B685B  mov         esp,ebp
012B685D  pop         ebp
012B685E  ret
    const int& a = mymay.at();
008E6AA2  lea         ecx,[mymay]
008E6AA5  call        MyMat::at (08E154Bh)
#此時(shí)eax的值為3，將3存入地址ebp-24h中，
008E6AAA  mov         dword ptr [ebp-24h],eax
#將eax的值變成ebp-24h
008E6AAD  lea         eax,[ebp-24h]
#將地址ebp-24h寫到地址為a中，此時(shí)a代表的地址是ebp-24h
008E6AB0  mov         dword ptr [a],eax
    cout << a << endl;

所以結(jié)論就是：

1、返回值為引用型（int& ）的時(shí)候，返回的是地址，因?yàn)檫@里用的是 int& a=mymay.at(); ，所以a和m_data_指的是同一塊地址（由寄存器eax傳回的5879712）。

2、返回值不是引用型（int）的時(shí)候，返回的是一個(gè)數(shù)值。這個(gè)時(shí)候就很有意思了，編譯器是先將這個(gè)數(shù)值放入一個(gè)內(nèi)存中（上面例子中，該內(nèi)存地址為ebp-24h)，再把這個(gè)地址付給a，此時(shí)的a代表的地址是ebp-24h，和m_data_代表的地址不一樣（m_data_代表的地址是5879712）。

3、綜上兩點(diǎn)可以看出，當(dāng)返回的值不是引用型時(shí)，編譯器會(huì)專門給返回值分配出一塊內(nèi)存的（例子中為ebp-24h）。

說明一下函數(shù)返回時(shí)

如果不是返回一個(gè)變量的引用，則一定會(huì)生成一個(gè)臨時(shí)變量。

看下面的函數(shù)，返回的是t而不是&t，所以一定會(huì)有臨時(shí)變量產(chǎn)生。

?T function1(){
? ? ?T t(0);
? ? ?return t;
?}
?T x=function1();

這里的過程是：

1.創(chuàng)建命名對(duì)象t

2.拷貝構(gòu)造一個(gè)無名的臨時(shí)對(duì)象，并返回這個(gè)臨時(shí)對(duì)象

3.由臨時(shí)對(duì)象拷貝構(gòu)造對(duì)象x

4.T x=function1();這句語句結(jié)束時(shí)，析構(gòu)臨時(shí)對(duì)象

這里一共生成了3個(gè)對(duì)象，一個(gè)命名對(duì)象t，一個(gè)臨時(shí)對(duì)象作為返回值，一個(gè)命名對(duì)象x。

下面的函數(shù)稍微復(fù)雜一定，它沒有先定義一個(gè)中間變量t，看起來似乎是直接返回了一個(gè)臨時(shí)變量。但實(shí)際上，如果不經(jīng)過c++的優(yōu)化，那么它并沒有提高效率，因?yàn)樗€是創(chuàng)建了3個(gè)對(duì)象。

?T function2(){
? ? ? return T(0);
?}
?T x=function2();

這里的過程是：

1.創(chuàng)建一個(gè)無名對(duì)象

2.由無名對(duì)象拷貝構(gòu)造一個(gè)無名的臨時(shí)對(duì)象

3.析構(gòu)無名對(duì)象，返回臨時(shí)對(duì)象

4.由臨時(shí)對(duì)象拷貝構(gòu)造對(duì)象x

5.T x=function2()語句結(jié)束時(shí)，析構(gòu)臨時(shí)對(duì)象。

這里一共生成了3個(gè)對(duì)象，其中有2個(gè)對(duì)象都是馬上被析構(gòu)掉的，不能被后面的代碼使用。既然是這樣，那么就會(huì)有優(yōu)化的余地，可以嘗試著不要前面的兩個(gè)臨時(shí)變量。c++確實(shí)會(huì)做這樣的優(yōu)化，優(yōu)化后的c++會(huì)避免匿名對(duì)象和臨時(shí)對(duì)象這兩個(gè)對(duì)象的生成，而直接生成x，這樣就減少了兩次對(duì)象生成-回收的消耗，提高了程序性能。

其實(shí)function1()這段代碼也是會(huì)經(jīng)過優(yōu)化的，但因?yàn)榕R時(shí)對(duì)象t是一個(gè)命名對(duì)象，所以一定會(huì)被創(chuàng)建。存儲(chǔ)返回值的臨時(shí)對(duì)象是多余的，會(huì)被優(yōu)化掉而不生成。

但是，程序員不應(yīng)該依賴這種優(yōu)化，因?yàn)閏++不保證這種優(yōu)化一定會(huì)做。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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