一、引用的意義

• 引用作為變數別名而存在，因此在一些場合可以代替指標
• 引用相對於指標來說具有更好的可讀性和實用性

swap函式的實現對比

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

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

注意：函式中的引用形參不需要進行初始化！在函式呼叫的時候已經進行了初始化

二、特殊的引用

• const引用
  
  • 在C++中可以宣告const
    引用
  • const Type&name =var;
  • const 引用讓變數擁有只讀屬性，但通過指標仍然可以修改

int a = 4;
const int& b = a;
int* p = (int*)&b;

b = 5;  //Error，只讀變數
*p = 5; //OK，修改變數a的值

• 當使用常量對const引用進行初始化時，C++編譯器會為常量值分配空間，並將引用名作為這段空間的別名

const int& b = 1; //OK
int* p = (int*)&b;
b = 5;  //Error，只讀變數
 

*p = 5; //OK，修改變數a的值

結論：使用常量對const引用初始化後將生成一個只讀變數

例項分析：引用的特殊意義

#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;
} 

列印結果：

Example:
a = 5
b = 5

Demo:
c = 5

程式設計實驗：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&));
    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;
}

列印結果：

sizeof(char&) = 1
sizeof(rc) = 1
sizeof(TRef) = 8  //引用所佔空間
sizeof(ref.r) = 1

三、引用的本質

• 引用在C++中的內部實現是一個常量指標

注意：

1. C++編譯器在編譯過程中使用常量指標作為引用的內部實現，因此引用所佔用的空間大小與指標相同。
2. 從使用的角度，引用只是一個別名，C++為了實用性而隱藏了引用的儲存空間這一細節

程式設計實驗：引用的儲存空間

#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;
}

列印結果：

sizeof(r) = 24
sizeof(r.before) = 8
sizeof(r.after) = 8
&r.before = 000000000062FE20
&r.after = 000000000062FE30

四、引用的意義

C++中的引用旨在大多數的情況下代替指標

• 功能性：可以滿足多數需要使用指標的場合
• 安全性：可以避開由於指標操作不當而帶來的記憶體錯誤
• 操作性：簡單易用，又不失功能強大

例項分析：函式返回引用

#include<stdio.h>

int& demo(){
    int d = 0;
    printf("demo: d = %d\n",d);
    return d;
}

int& func(){
    static int s = 0;  //儲存在全域性靜態儲存區，可以改變
    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;
}

列印結果：

demo: d = 0
func:s = 0

main : rd = 0
main : rs = 0

demo: d = 0
func:s = 11

main : rd = 0
main : rs = 11

五、總結

• 引用作為變數別名而存在旨在代替指標
• const引用可以使得變數具有隻讀屬性
• 引用在編譯器內部使用常量指標實現
• 引用的最終本質為指標
• 引用可以儘可能地避開記憶體錯誤