【深入理解C++】引用

在 C 语言中&＃xff0c;使用指针(Pointer)可以间接获取、修改某个变量的值。在 C&＃43;&＃43; 中&＃xff0c;使用引用(Reference)可以起到跟指针类似的功能。

引用相当于是变量的别名&＃xff0c;一般用 & 符号表示&＃xff0c;基本数据类型、枚举、结构体、类、指针、数组等都可以有引用。

引用必须绑定到变量上去&＃xff0c;不能绑定到常量上去。引用指向的类型要相同。

对引用做计算&＃xff0c;就是对引用所指向的变量做计算。

在定义的时候就必须初始化&＃xff0c;一旦指向了某个变量&＃xff0c;就不可以再改变&＃xff0c;“从一而终”。

#include
using namespace std;int main() {int age &＃61; 10;int height &＃61; 20;// 定义了一个age的引用&＃xff0c;ref相当于是age的别名int &ref &＃61; age;ref &＃61; 20;ref &＃43;&＃61; 30;cout << age << endl; // 50ref &＃61; height;ref &＃61; 11;cout << age << endl; // 11cout << height << endl; // 20return 0;
}

2.变量的多个别名

可以利用引用初始化另一个引用&＃xff0c;相当于某个变量的多个别名。

#include
using namespace std;int main() {int age &＃61; 10;// 定义了一个age的引用&＃xff0c;ref相当于是age的别名int& ref &＃61; age;int& ref1 &＃61; ref;int& ref2 &＃61; ref1;ref &＃43;&＃61; 10;ref1 &＃43;&＃61; 10;ref2 &＃43;&＃61; 10;cout << age << endl; // 40return 0;
}

3.引用存在的价值

不存在 “引用的引用”、“指向引用的指针”、“引用数组”。

引用存在的价值之一&＃xff1a;比指针更安全、函数返回值可以被赋值。

举例1&＃xff1a;通过指针传参交换两个数

#include
using namespace std;void swap(int *v1, int *v2) {int tmp &＃61; *v1;*v1 &＃61; *v2;*v2 &＃61; tmp;
}int main() {int a &＃61; 10;int b &＃61; 20;swap(&a, &b);cout << "a &＃61; " << a << ", b &＃61; " << b << endl; // a &＃61; 20, b &＃61; 10return 0;
}


举例2&＃xff1a;通过引用传参交换两个数

#include
using namespace std;void swap(int &v1, int &v2) {int tmp &＃61; v1;v1 &＃61; v2;v2 &＃61; tmp;
}int main() {int a &＃61; 10;int b &＃61; 20;swap(a, b);cout << "a &＃61; " << a << ", b &＃61; " << b << endl; // a &＃61; 20, b &＃61; 10int c &＃61; 2;int d &＃61; 3;swap(c, d);cout << "c &＃61; " << c << ", d &＃61; " << d << endl; // c &＃61; 3, d &＃61; 2return 0;
}

4.引用的大小

一个引用占用一个指针的大小。

举例1&＃xff1a;只含一个 int 整数的类对象的大小

#include
using namespace std;struct Student {int age;
};int main() {cout << sizeof(Student) << endl;// x64(64bit): 4// x86(32bit): 4return 0;
}


举例2&＃xff1a;只含一个 int 指针的类对象的大小

#include
using namespace std;struct Student {int *age;
};int main() {cout << sizeof(Student) << endl;// x64(64bit): 8// x86(32bit): 4return 0;
}


举例3&＃xff1a;只含一个 int 引用的类对象的大小

#include
using namespace std;struct Student {int &age;
};int main() {cout << sizeof(Student) << endl;// x64(64bit): 8// x86(32bit): 4return 0;
}

5.从汇编角度看引用

引用的本质就是指针&＃xff0c;只是编译器削弱了它的功能&＃xff0c;所以引用就是弱化了的指针。

加断点&＃xff0c;按 F5 进入调试&＃xff0c;转到反汇编&＃xff0c;不勾选“显示符号名”。

举例1&＃xff1a;查看 int 指针的汇编代码

#include
using namespace std;int main() {int age &＃61; 10;// *p就是age的别名int *p &＃61; &age;*p &＃61; 30;return 0;
}


举例2&＃xff1a;查看 int 引用的汇编代码

#include
using namespace std;int main() {int age &＃61; 10;// ref就是age的别名int &ref &＃61; age;ref &＃61; 30;return 0;
}


对比两图可以发现&＃xff0c;ref 本质上就是指针&＃xff0c;存储的就是 age 的地址值。

#include
using namespace std;struct Date {int year;int month;int day;
};int main() {Date d &＃61; { 2022, 1, 25 };Date& ref &＃61; d;ref.year &＃61; 2023;cout << d.year << endl; // 2023return 0;
}

7.指针的引用

指针是一个存放地址的变量&＃xff0c;而指针引用指的是这个指针变量的引用。

#include
using namespace std;int main() {int age &＃61; 10;int *p &＃61; &age;int *&ref &＃61; p;*ref &＃61; 30;cout << age << endl; // 30int height &＃61; 40;ref &＃61; &height;cout << *ref << endl; // 40return 0;
}


在 C&＃43;&＃43; 中&＃xff0c;如果参数不是引用的话&＃xff0c;会调用参数对象的拷贝构造函数&＃xff0c;所以如果想改变指针所指的对象&＃xff08;即想要改变指针里面存的地址&＃xff09;&＃xff0c;就要使用指针引用。

举例1&＃xff1a;指针

#include
using namespace std;struct Point
{int x;int y;
};void change1(Point* pp)
{pp &＃61; new Point;pp->x &＃61; 4;
}int main()
{Point* p &＃61; new Point;p->x &＃61; 10;cout << "指针前&＃xff1a;" << p->x << endl;change1(p);cout << "指针后&＃xff1a;" << p->x << endl;return 0;
}


举例2&＃xff1a;指针的引用

#include
using namespace std;struct Point
{int x;int y;
};void change2(Point* &pp)
{pp &＃61; new Point;pp->x &＃61; 4;
}int main()
{Point* p &＃61; new Point;p->x &＃61; 10;cout << "指针引用前&＃xff1a;" << p->x << endl;change2(p);cout << "指针引用后&＃xff1a;" << p->x << endl;return 0;
}


举例1&＃xff1a;区分指针数组、数组指针、数组的引用

#include
using namespace std;int main() {int array[3] &＃61; {1, 2, 3};// 指针数组&＃xff0c;数组里面可以存放3个int*int *arr1[3] &＃61; {array, array, array};// 数组指针&＃xff0c;用于指向数组的指针int (*arr2)[3] &＃61; &array;// 数组的引用int (&ref)[3] &＃61; array;ref[0] &＃61; 10;cout << array[0] << endl; // 10return 0;
}


举例2&＃xff1a;引用数组的两种格式

#include
using namespace std;int main() {// 数组名arr其实是数组的地址&＃xff0c;也是数组首元素的地址// 数组名arr可以看做是指向数组首元素的指针(int *)int arr[] &＃61; {1, 2, 3};cout << *(arr &＃43; 2) << endl; // 3// 等价于arr[2]// 数组的引用格式1int (&ref)[3] &＃61; arr;cout << ref[2] << endl; // 3// 数组的引用格式2int * const &refArr &＃61; arr;cout << refArr[2] << endl; // 3return 0;
}