c++引用深入探讨

2007年06月06日 22:34:00 dead_of_winter 阅读数：884 标签： c++ iostream javascript 语言 c# 编译器更多

引用的声明：基本格式：引用类型 &引用名=被引用对象

&运算符：声明运算符& 跟取地址运算符&和位异或运算符&没有任何关系

extern关键字:一般情况下，引用的声明必须指定被引用对象，唯一的例外是使用extern关键字

const关键字:一般情况下，被引用对象必须是有效的左值对象但是const关键字修饰的常引用类型允许被引用对象不是左值对象

引用的使用：引用可以被当作被引用对象的别名使用，单纯的引用是无意义的，引用主要应用于四个方面：

函数参数：可修改的实参，高效的复杂对象传递方式

函数返回值：不产生复制的返回值，返回左值类型的函数

运算符重载：为++ -- << >>等运算符提供了更贴近原意的重载方式

多态：代替指针使用，实现抽象类的引用

引用的深入探讨：现在开始进入正题

1.引用占内存空间吗？

如果引用只是一个别名的话他不应该占有内存空间　我用下面这段代码来查看

#include <iostream>
using namespace std;
void fa(){
    int a[4];    
    cout<a<endl;
}
void fb(){
    int a[4];
    //int &b=a[0];
    cout<a<endl;
    fa();
}
void fc(){
    int a[4];
    cout<a<endl;
    fb();
}
int main()
{
    fc();
    getchar();
    return 0;
}
/*
0012FEE0    //fc()的a[]的地址
0012FE7C    //fb()的a[]的地址
0012FE14    //fa()的a[]的地址
//
0012FEE0
0012FE7C
0012FE18
*/

这段代码里用了三个嵌套的函数调用，这样fa()和fc()的栈段就把fb()夹在了中间，fb()的栈段大小变化的话，会导致fa()中ａ[]的地址偏移，但是并不是每个分配都会导致栈段增大的，所以应该先测试一下，确定ａ的合适大小，使得一旦声明变量 b的栈段就增大。

把int &b=a[0];注释掉的话可以看到fa中输出的地址变了，fb没有变那么引用b显然占据了内存空间代码在g++中编译，结果也是g++的结果。

2.引用的值不可改变吗？

一个已经初始化的引用类型对象其引用的对象不可能被合法的改变。

前面一段代码展示给我们引用确实占据了内存空间，了进一步了解其本质，我们必须获得它的地址。&取地址操作符显然是无法做到的，几乎每个学c++的人都会尝试用这种办法去取引用类型的地址，但得到的都是被引用对象的地址。

还从前面的例子入手 fb中 a的地址没有改变 fa中a的地址改变那么 int &b的分配应该在二者之间于是最可能的位置就是a中的a[4] 但输出之后我发现a[4]不是，因为数组a是跟栈逆向分配的之后我试了这样的代码

void fb(){
    int a[4];
    int b=20;
    cout<<a[-1]<<endl;
    fa();
}

在我的编译器中 b跟a[-1]总是相等于是我把int b 替换成int &b=a[0]; ok 我发现它指向了一个貌似地址的东西。改变b的指向发现a[-1]是随之变化的现在我几乎可以确定 a[-1]就是b了再用一段这样的代码来检验

void fb(){
    int a[4]={1,2,3,4};
    int &b=a[0];
    a[-1]+=4;
    cout<<b<<","<<a[0]<<endl;
    fa();
}

引用真的是不可改变的吗？在这个例子中我使b指向了a[1] 而不再是a[0]

3.引用和指针

从上面的例子看出，引用的内部实现和指针并无两样。如果参考其他语言的思想的话，可以得到结论：引用就是指针常量。在c++中，引用在语法上与指针有着明显的差异但是，他们并没有本质不同，引用是c++中实现的一种限制比较严格的常量指针，它在参与任何运算之前自动解引用。

在使用中，推荐尽量用引用代替指针，因为引用是一种比指针更安全的类型，并且有更清晰的语义（当然指针也有适合的语义）

4.其他语言

顺便一提，在C家的其他语言中，引用几乎被作为访问对象的唯一手段。

C++：有指针，所有运算符会解引用，所有对象不作为引用，传递参数和返回值时如果不希望复制，则必须将形参指定为引用类型

C#: unsafe模式有指针，除了=之外的操作符会解引用，所有对象作为引用，传递参数和返回值时如果希望复制，则必须显式clone

Java：无指针，除了=之外的操作符会解引用，类似c#

javascript：无指针，但是可以变通，除了=之外的操作符会解引用，没有提供复制传递的方法(郁闷)

引用不就是一个常量指针吗？

const pointer可以初始化为NULL，而&不行，即引用总是指向某个对象。

1) 引用必须被初始化，指针不必。

2) 引用初始化以后不能被改变，指针可以改变所指的对象。

3) 不存在指向空值的引用，但是存在指向空值的指针。

1。非空的差别任何情况下都不能使用指向空值的引用。一个引用必须总是指向某

2。合法性区别在使用引用之前不需要测试他的合法性。指针必须测试。

3。可修改区别指针可以被重新赋值给另一个不同的对象。但是引用总是指向在初始化的时候被制定的对象，以后不能改变。但是指定的对象其内容可以改变。

应该使用指针的情况: 可能存在不指向任何对象的可能性需要在不同的时刻指向不同的对象(此时，你能够改变指针的指向)

应该使用引用的情况: 如果总是指向一个对象并且一旦指向一个对象后就不会改变指向，使用此时应使用引用。

引用&是一个变量的别名；例如: int& b=a；//b声明为a的引用，b和a拥有相同的内存地址，可以通过改变b的值来改变a包含的值。

常量指针表示存储在指针中的地址不能修改；像这样的指针只能指向初始化时指定的地址，但是，地址中的内容不是常量，可以修改；(和指向常量的指针不同，指向常量的指针表示指向的内容是常量，不能够修改)。

至于引用和常量指针的区别:int& b=a； int* const p=&a； b是a的引用，他们拥有相同的内存地址，指针p存储的是变量a的地址，指针p自己拥有另一个内存地址，可以通过间接运算符来解除指针的引用:int c=*p；

另外一个区别，引用不占用额外的内存，而指针是占内存的（存疑，https://blog.csdn.net/dead_of_winter/article/details/1641373）。

引用比较安全，指针用好了很好，用不好就非常不好。