C++中引用知识点

引用的概念

引用不是新定义一个变量，而是给已存在变量取了一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和它引用的变量共用同一块内存空间。

比如：李逵，在家称为"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"。那么这里的“铁牛”、“黑旋风”就称李逵的引用。

在程序中呢，引用的用法如下：

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

举个例子：

void TestRef()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;//<====定义引用类型
	printf("%p\n", &a); //打印出a的地址
	printf("%p\n", &ra); //打印出ra的地址
}

结果如下：

其中ra为a的引用，可见 a 和 ra 的地址一样，这就说明了变量与变量的引用公用的一块内存空间。

特别注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

引用特性

1. 引用在定义时必须初始化

2. 一个变量可以有多个引用

3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

例如：

void TestRef()
{
	int a = 10;
	// int& ra; // 该条语句编译时会出错，因为没有初始化
	int& ra = a;
	int& rra = a;
	printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);
}

知道引用的特性后，我们就可以简化在C语言中一些简单函数的写法，如交换两个数，可直接传变量的引用为参数来实现，具体如下：

可见当传入的参数为变量的引用时，就可以避免在次开辟内存空间，一定程度上提高了代码运行效率。

常引用

所谓常引用就是在一个变量的引用前加一个关键字 const 来使这个引用具有常量的性质。

如下所示：

void TestConstRef()
{
const int a = 10;
//int& ra = a; // 该语句编译时会出错，因为a为常量，而ra为变量（由&前面的类型决定，为int变量类型）
const int& ra = a;
// int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量
const int& b = 10;
double d = 12.34;
//int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同
const int& rd = d;
}

再例如：

int main()
{
	int i = 10;
	double d = i;
	//double& r=i; //这里编译器会报错，具体原因如下图示
	const double& r = i; //加上const 修饰就会使引用具有常性
    return 0;
}

所以只有在定义引用前加上const 修饰就能使之具有常性。

另外要注意使用const引用时的权限问题，例如：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	// 使用常变量时变成常变量的别名的条件：不变或者缩小常变量的读写权限是可以的，
	//放大你常变量读写权限不行的
	const int a = 10;
	// int& b = a;  // 不能这样定义b,这样会使a的权限变大，编译器会报错

	int c = 20;
	const int& d = c; // 可以这样定义，d变成的c的别名，d不能修改c,相当于把c的权限缩小
                      //其中c是可以改变的，但是d只能读不能写
	return 0;
}

如上解释一下：并不是每个别名（即引用）都跟原名字有一样的权限，具体要看怎么修饰。

使用场景

1、做参数

void Swap(int& left, int& right)
{
  int temp = left;
  left = right;
  right = temp;
}

这里提一下引用做参数的优点：

1、 传引用是为了减少传值传参时的拷贝

2、使用const修饰引用时可以保护形参不会被改变

3、const引用做参数时，即可接收变量，也可以接收常量
 

总的来说，函数传参如果想减少拷贝就用引用传参，如果函数中不改变这个参数最好用const 引用传参

2、做返回值

看如下栗子：

为什么打印出的 ret=7 呢？

这是因为函数的返回类型为 int& ,所以返回值 c 的类型就是 int&，而 ret 作为接收函数的返回值的量，也为 int& 型，所以在这里就可以把 ret 看做是 c 的别名，当程序来到 Add(3,4); 这条语句时，返回值 c 就变为了 7，所以此时的 ret 的值也就为7。

以上也说明了使用引用做返回值会有一定的风险性。

引用和指针的区别

最后来总结一下引用与指针的区别。

在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。

来看这样一段代码：

int main()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	ra = 20;
	int* pa = &a;
	*pa = 20;
	return 0;
}

再查看其汇编代码，会发现引用与指针的实现方式是一样的。

引用与指针的不同点：

1.引用在定义时必须初始化，指针没有要求

2. 引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任何一个同类型实体

3. 没有NULL引用，但有NULL指针

4. 在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但指针始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4个字节)

5. 引用自加即引用的实体增加1，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小

6. 有多级指针，但是没有多级引用

7. 访问实体方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理

8. 引用比指针使用起来相对更安全（因为指针使用不慎就会造成野指针）

总结