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引用的意义
引用作为变量别名而存在，因此在一些场合可以替代指针
引用相对于指针来说具有更好的可读性和实用性
swap 函数实现对比：
void swap_1(int& a, int& b)
{
int t = a;
a = b;
b = t;
}
void swap_2(int* a, int* b)
{
int t = *a;
*a = *b;
*b = t;
}
注意：函数中的引用形参不需要进行初始化！！
特殊的引用
const 引用
在 C++ 中可以声明 const 引用
const Type* name = var;
const 引用让变量拥有只读属性
void code()
{
int a = 4;
const int& b = a;
int* p = (int*)&b;
b = 5; // Error, 只读变量
*p = 5; // Ok, 修改变量 a 的值
}
当使用常量对 const 引用进行初始化时，C++ 编译器会为常量分配空间，并将引用名作为这段空间的别名
void code()
{
const int& b = 1;
int* p = (int*)&b;
b = 5; // Error, 只读变量
*p = 5; // Ok, 修改变量 b 的值
}
结论：使用常量对 const 引用初始化后将生成一个只读变量。
实例分析：引用的特殊意义
#include <stdio.h>
void code_1()
{
printf(“code_1: \n”);
int a = 4;
const int& b = a;
int* p = (int*)&b;
// b = 5; // ERROR
*p = 5;
printf(“a = %d\n”, a);
printf(“b = %d\n”, b);
}
void code_2()
{
printf(“code_2:\n”);
const int& c = 1;
int* p = (int*)&c;
// c = 5; // ERROR
*p = 5;
printf(“c = %d\n”, c);
}
int main()
{
code_1();
printf(“\n”);
code_2();
return 0;
}
输出：
code_1:
a = 5
b = 5
code_2:
c = 5
思考：引用有自己的存储空间吗？
void code()
{
struct TRef
{
char& r;
};
printf(“sizeof(TRef) = %d\n”, sizeof(TRef));
}
编程实验：引用的思考
#include <stdio.h>
struct TRef
{
char& r;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
char c = ‘c’;
char& rc = c;
TRef ref = {c};
printf(“sizeof(char&) = %d\n”, sizeof(char&)); // ==> sizeof(char)
printf(“sizeof(rc) = %d\n”, sizeof(rc));
printf(“sizeof(TRef) = %d\n”, sizeof(TRef)); // 注意这里!
printf(“sizeof(ref) = %d\n”, sizeof(ref)); // 注意这里!
printf(“sizeof(ref.r) = %d\n”, sizeof(ref.r));
return 0;
}
输出：
sizeof(char&) = 1
sizeof(rc) = 1
sizeof(TRef) = 4
sizeof(ref) = 4
sizeof(ref.r) = 1
引用的本质
引用在 C++ 中的内部实现是一个常量指针
Type& name; <==> Type* const name;
void f(int& a)
{
a = 5;
}
void f(int* const a)
{
*a = 5;
}
注意：
C++ 编译器在编译过程中使用常量指针作为引用的内部实现，因此引用所占用的内存空间与指针相同。
从使用的角度，引用只是一个别名，C++ 为了实用性而隐藏了引用的存储空间这一细节。
编程实验：引用的存储空间
#include <stdio.h>
struct TRef
{
char* before;
char& ref;
char* after;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
char a = ‘a’;
char& b = a;
char c = ‘c’;
TRef r = {&a, b, &c};
printf(“sizeof(r) = %d\n”, sizeof(r));
printf(“sizeof(r.before) = %d\n”, sizeof(r.before));
printf(“sizeof(r.after) = %d\n”, sizeof(r.after));
printf(“&r.before = %p\n”, &r.before);
printf(“&r.after = %p\n”, &r.after);
return 0;
}
输出：
sizeof(r) = 12
sizeof(r.before) = 4
sizeof(r.after) = 4
&r.before = 0xbfd5a7cc
&r.after = 0xbfd5a7d4
引用的意义
C++ 中的引用旨在大多数情况下代替指针
功能性：可以满足多数需要使用指针的场合
安全性：可以一定程度避开由于指针操作不当带来的内存错误
操作性：简单易用，又不失强大功能
实例分析：函数返回引用
#include <stdio.h>
int& code_1() // int* const
{
int d = 0;
printf(“code_1: d = %d\n”, d);
return d; // return &d
}
int& code_2() // int* const
{
static int s = 0;
printf(“code_2: %d\n”, s);
return s; // return &s
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int& rd = code_1();
int& rs = code_2();
printf(“\n”);
printf(“main: rd = %d\n”, rd);
printf(“main: rs = %d\n”, rs);
printf(“\n”);
rd = 10;
rs = 11;
code_1();
code_2();
printf(“\n”);
printf(“main: rd = %d\n”, rd);
printf(“main: rs = %d\n”, rs);
printf(“\n”);
return 0;
}
编译输出：
warning: reference to local variable‘d’returned
运行输出：
code_1: d = 0
code_2: 0
main: rd = 8937460
main: rs = 0
code_1: d = 0
code_2: 11
main: rd = 8937460
main: rs = 11
引用不能完全避免内存操作带来的错误！
小结
引用作为变量别名而存在旨在代替指针
const 引用可以使得变量具有只读属性
引用在编译器内部使用常量指针实现
引用的最终本质为指针
引用可以尽可能的避开内存错误
以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！
