C++引用(Reference)

引用(Reference)是C++语言相对于C语言的又一个扩充,是C++常用的一个重要内容之一。类似于指针,只是在声明的时候用"&"取代了"*"。正确、灵活地使用引用,可以使程序简洁、高效。我在工作中发现,许多人使用它仅仅 是想当然,在某些微妙的场合,很容易出错,究其原由,大多因为没有搞清本源。故在本篇中我将对引用进行详细讨论,希望对大家更好地理解和使用引用起到抛砖 引玉的作用。

引用
引用是别名,在声明时必须初始化,在实际代码中主要用作函数的形参 ()&在此不是求地址运算,而是起标识作用。
()类型标识符是指目标变量的类型。
()声明引用时,必须同时对其进行初始化。
()引用声明完毕后,相当于目标变量名有两个名称,即该目标原名称和引用名,且不能再把该引用名作为其他变量名的别名。
ra=; 等价于 a=;
()声明一个引用,不是新定义了一个变量,它只表示该引用名是目标变量名的一个别名,它本身不是一种数据类型,因此引用本身不占存储单元,系统也不给引用分配存储单元。故:对引用求地址,就是对目标变量求地址。&ra与&a相等。
()不能建立数组的引用。因为数组是一个由若干个元素所组成的集合,所以无法建立一个数组的别名。 二、引用应用(请参见C++引用专题)
.引用作为参数
.常引用
.引用作为返回值
.引用和多态 引用可以看做是被引用对象的一个别名,在声明引用时,必须同时对其进行初始化。引用的声明方法如下:
    类型标识符 &引用名 = 被引用对象 C++引用示例: int a = ;
int &b = a;
cout << a << " " << b << endl;
cout << &a << " " << &b << endl; 在本例中,变量b就是变量a的引用,程序运行结果如下: 0x64fe68 0x64fe68 从这段程序中我们可以看出变量a和变量b都是指向同一地址的,也即变量b是变量a的另一个名字,也可以理解为0x64fe68空间拥有两个名字:a和b。由于引用和原始变量都是指向同一地址的,因此通过引用也可以修改原始变量中所存储的变量值,如例2所示,最终程序运行结果是输出两个20,可见原始变量a的值已经被引用变量b修改。
[例2]通过引用修改原始变量中的值:
int a = ;
int &b = a;
b = ;
cout << a << " " << b << endl; 如果我们不希望通过引用来改变原始变量的值时,我们可以按照如下的方式声明引用:
    const 类型标识符 & 引用名 = 被引用的变量名 这种引用方式成为常引用。如例3所示,我们声明b为a的常引用,之后尝试通过b来修改a变量的值,结果编译报错。虽然常引用无法修改原始变量的值,但是我们仍然可以通过原始变量自身来修改原始变量的值,如例3中,我们用a=;语句将a变量的值由10修改为20,这是没有语法问题的。 [例3]不能通过常引用来修改原始值:
复制格式化新窗口 int a = ;
const int &b = a;
b = ; //compile error
a = ; 通过例2,我们可以知道通过引用我们可以修改原始变量的值,引用的这一特性使得它用于函数传递参数或函数返回值时非常有用。 ) 函数引用参数
如果我们在声明或定义函数的时候将函数的形参指定为引用,则在调用该函数时会将实参直接传递给形参,而不是将实参的拷贝传递给形参。如此一来,如果在函数体中修改了该参数,则实参的值也会被修改。这跟函数的普通传值调用还是有区别的。 C语言函数的参数传递
按值传递,按值传递如果传递很大的数据项,赋值数据将导致较长的执行时间 C++
按引用传递,避免复制大量数据的开销,可以提高性能 引用和指针的差别
指针是个变量,可以把它再赋值成指向别处的地址
建立引用时必须进行初始化并且绝不会在关联其他不同的变量
由于指针也是变量,所以可以有指针变量的引用 int *a = nullptr;
int * &ptr = a; //表示int*的引用ptr初始化为a
int b = ;
ptr = &b; //ok, ptr是a的别名,是一个指针 void &a = ; --------- 注意这是不合法的
void只是在语法上相当于一个类型,本质上不是类型,但是没有任何一个变量或对象,其类型为void 不能遍历引用的数组
int a[] = {};
int &ra[] = a; //error不能建立一个引用类型的数组 没有引用的指针和引用的引用
int a;
int &ra = a;
int & *ptr = &ra; // error企图定义一个引用的指针 有空指针没有空引用,每一个引用都是有效的 引用的参数传递
传递引用给函数与传递指针的效果一样
用引用作为参数比使用指针更有清晰的语法 void swap(int &x, int &y); // 引用作为参数 void swap(int &x, int &y) // 函数实现几乎和原来一样
{
int temp = x;
x = y;
y = temp;
} void swap(int *x, int *y)
{
int z = *x;
*x = *y;
*y = z;
} ==============================================================
#include <iostream>
using namespace std; void foo(int val)
{
val = ;
} void bar(int &val)
{
val = ;
} void zoo(int *pval)
{
*pval = ;
} int main()
{
int a = ;
int b = ;
int c = ;
foo(a);
bar(b);
zoo(&c);
cout << a << " " << b << " " << c << endl; return ;
} ==================================================================== 引用的参数传递
使用引用作为参数和返回值给函数的意义
函数只能返回一个值。如果程序需要从函数返回两个值怎么办
解决这个问题的办法之一是引用给函数传递两个参数,然后由函数往目标中填入正确的值 函数返回值时,要生成一个值的副本。而引用返回值时,不生成值的副本,所以提高了效率。 int result = ;
int &func(int r) // 返回引用
{
result = r * r;
return result;
} 注意:如果返回不在作用域内的变量或者对象的引用就有问题了。
这与返回一个局部作用域指针的性质一样严重。 int &func(int r)
{
int result = ;
result = r * r;
return result ; // 返回局部变量的引用
} int main()
{
int &val = func(); // error返回的引用是个局部变量
return ;
} ========================================================================= 此外,我们还需要注意一个小问题。如果我们将例5中的valplus函数定义成例6中所示的形式,那么这段程序就会产生一个问题,变量b的作用域仅在这个valplus函数体内部,当函数调用完成,b变量就会被销毁。而此时我们若将b变量的值通过引用返回拷贝给变量num2的时候,有可能会出现在拷贝之前b变量已经被销毁,从而导致num2变量获取不到返回值。虽然这种情况在一些编译器中并没有发生,但是我们在设计程序的时候也是应该尽量避免这一点的。 在例4和例5中,我们就是为了避免这一点才采用的引用传递参数。普通的传值返回则不存在这样的问题,因为编译器会将返回值拷贝到临时存储空间后再去销毁b变量的。 [例6]一个可能获取不到返回值的例子: //因为b是局部变量,当程序结束以后,会自动销毁(堆栈) int & valplus(int a)
{
int b = a + ;
return b;
}

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