C++中的引用

在C++中新增加了引用的概念 引用可以看做是一个已定义变量的别名引用的语法： Type& name = var; int a = 4; int& b = a; //b为a的别名 b = 5; //操作b就是操作a

tip:普通引用在定义时必须用同类型的变量进行初始化。

引用的意义

引用作为变量别名而存在，因为在一些场合可以代替指针引用相对于指针来说具有更好的可读性和实用性

举个栗子：

swap函数的实现对比：

void swap(int& a, int& b) { int t = a; a = b; b = t; } void swap(int* a, int* b) { int t = *a; *a = *b; *b = t; }

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 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 当时会用常量对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 const int& b = 1; //ok int* p = (int*) &b; b = 5; // error， 只读变量 *p = 5; // ok, 修改变量a 的值

使用常量对const引用初始化后将生成一个只读变量！

举个栗子：

#include <stdio.h> void Example() { printf("Example:\n"); int a = 4; const int& b = a; int* p = (int*)&b; //b = 5; *p = 5; printf("a = %d\n", a); printf("b = %d\n", b); } void Demo() { printf("Demo:\n"); const int& c = 1; int* p = (int*)&c; //c = 5; *p = 5; printf("c = %d\n", c); } int main(int argc, char *argv[]) { Example(); printf("\n"); Demo(); return 0; }

上述代码运行效果如下：

Example: a = 5 b = 5 Demo: c = 5

在Example函数中， b=5 是编译不通过的，因为它使用const修饰了 引用 b，拥有只读属性后不能更改。但是使用指针指向的时候，可以直接在运行期把它的值替换掉。

在Demo函数中，同样 c=5 是编译不通过的，因为它使用常量赋值，所以变成一个只读变量，不能直接修改，只能通过指针指向的时候在运行期修改。

引用的本质

首先上一段代码：

#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&)); printf("sizeof(rc) = %d\n", sizeof(rc)); printf("sizeof(TRef) = %d\n", sizeof(TRef)); printf("sizeof(ref.r) = %d\n", sizeof(ref.r)); return 0; }

上述代码运行输出为：

sizeof(char&) = 1 sizeof(rc) = 1 sizeof(TRef) = 8 sizeof(ref.r) = 1

首先看第一个 sizeof(char&) ，因为char & 是一个char类型的变量，所以内存大小为1； sizeof(rc) 同理，也是1； sizeof(ref.r) 中ref.r和刚才的两个同理，所以也是1；最后就说到 sizeof(TRef) 因为TRef里就包含了一个引用，所以输出8（32位系统下输出4），那就说明引用占8字节。

开始正题！

引用在c++中的内部实现是一个指针常量Type& name; <==> Type* const name;c++编译器在编译过程中用指针常量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储存空间这一细节。

这里注意下： int * const a 因为const 修饰的是a，a是一个指针，所以修饰后a为指针常量； const int * a 因为const 修饰的是一个int类型的变量，所以修饰后a为常量指针

再举个栗子：

#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; }

运行结果为：

sizeof(r) = 24 sizeof(r.before) = 8 sizeof(r.after) = 8 &r.before = 0x7fff57b75b00 &r.after = 0x7fff57b75b10

从结果就可以看出 char & 和指针一样，占用8个字节（32位系统下占4个字节）。

引用的意义

c++中的引用旨在大多数的情况下代替指针 功能性： 可以满足多数需要使用指针的场合安全性：可以避开由于指针操作不当而带来的内存错误操作性：简单易用，又不失功能强大

依然举栗子：

#include <stdio.h> int& demo() { int d = 0; printf("demo: d = %d\n", d); return d; } int& func() { static int s = 0; printf("func: s = %d\n", s); return s; } int main(int argc, char* argv[]) { int& rd = demo(); int& rs = func(); printf("\n"); printf("main: rd = %d\n", rd); printf("main: rs = %d\n", rs); printf("\n"); rd = 10; rs = 11; demo(); func(); printf("\n"); printf("main: rd = %d\n", rd); printf("main: rs = %d\n", rs); printf("\n"); return 0; }

编译时报了一个警告：

warning: reference to stack memory associated with local variable 'd' returned [-Wreturn-stack-address] return d; ^ 1 warning generated.

意思是说不能返回一个局部变量的引用。

输出结果为：

demo: d = 0 func: s = 0 main: rd = 0 main: rs = 0 demo: d = 0 func: s = 11 main: rd = 0 main: rs = 11

因为demo函数返回了一个局部变量的引用，相当于是一个野指针，所以直接输出0.之后对它的所有操作都无效，都为0； func函数中使用static修饰后，变为全局变量，所以可以返回它的引用，在main函数中对引用的所有操作就都有效。

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指针常量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