C++引用的意义与引用的本质

1、引用的意义

引用作为变量别名而存在，因此在一些场合可以替代指针，引用相对于指针来说具有更好的可读性和实用性

// 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;
}
    

函数中的引用形参不需要进行初始化，初始化是在调用的时候完成的

2、特殊的引用

const引用

在C++中可以声明const引用，具体用法如下：

const TyPE&
     name = VAR;
    

const引用让变量拥有只读属性，这个只读属性是针对当前的这个别名，变量是可以通过其它方式进行修改

int a = 4;
                  // a是一个变量const int  &
     b = a;
         // b是a的一个引用，但是b具有只读属性int * p = (int *)&
    b;
        // p = &
    ab = 5;
         // err, 引用b 被const修饰，b是一个只读变量a = 6;
         // okPRintf("a = %d\n", a);
    *p = 5;
        // okprintf("a = %d\n", a);
    

当使用常量对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

#include stdio.h>
void Example(){
        printf("Example:\n");
          int a = 4;
        const int&
     b = a;
        int* p = (int*)&
    b;
          //b = 5;
        // b      *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;
}
    

使用常量对const引用初始化后将产生一个只读变量

问题：引用有自己的存储空间吗？

struct TRef{
        char&
     r;
}
    printf("sizeof(TRef) = %d\n, sizeof(TRef));
    

验证程序：

#include stdio.h>
struct TRef{
        char&
     r;
        // 字符类型引用}
    ;
int main(int argc, char *argv[]){
         char c = 'c';
        char &
     rc = c;
    TRef ref = {
 c }
    ;
     // 用C进行初始化, TRef.r 就是 c的别名了        printf("sizeof(char&
    ) = %d\n", sizeof(char&
    ));
         // char引用的大小，引用即变量本身，求所对应的变量本身的大小，即sizeof(char) = 1    printf("sizeof(rc) = %d\n", sizeof(rc));
            // rc是一个引用，即sizeof(c) = 1        printf("sizeof(TRef) = %d\n", sizeof(TRef));
        // sizeof(TRef) = 4    printf("sizeof(ref.r) = %d\n", sizeof(ref.r));
      // TRef.r是 c的别名，sizeof(c) = 1    // sizeof(TRef) = 4    // 指针变量本身也是占4个字节    // 引用和指针的关系        return 0;
}
    

3、引用的本质

注意：

1、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于指针相同

2、从使用的角度，引用只是一个别名，C++为了使用性而隐藏了引用的存储空间这一细节。

#include stdio.h>
struct TRef{
        char* before;
         // 4字节    char&
     ref;
            // 4字节    char* after;
    // 4字节}
    ;
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));
        // sizeof(r) = 12    printf("sizeof(r.before) = %d\n", sizeof(r.before));
     // sizeof(r.before) = 4    printf("sizeof(r.after) = %d\n", sizeof(r.after));
       // sizeof(r.after) = 4    printf("&
    r.before = %p\n", &
    r.before);
        // &
    r.before = 0xbuf8a300c    printf("&
    r.after = %p\n", &
    r.after);
        // &
    r.after  = 0xbuf8a3014    /*     0xbuf8a3014 - 0xbuf8a300c = 8     before占了4个字节，所以ref也是占4个字节    */    return 0;
}
    

引用的意义：

C++中的引用旨在大多数的情况下替代指针

• 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带来的内存错误

• 操作性：简单易用，又不失功能强大

但是

引用可以在大多数情况下避免内存的错误，函数返回局部变量的引用，就没法避免了

#include stdio.h>
    int&
 demo(){
        int d = 0;
            printf("demo: d = %d\n", d);
            return d;
    // 实际上是返回了局部变量的地址，局部变量函数结束就销毁了，返回错误}
    int&
 func(){
        static int s = 0;
            printf("func: s = %d\n", s);
            return s;
    // 返回静态局部变量的地址，静态局部变量存储在全局区，函数结束生命周期还在，返回成功}
int main(int argc, char* argv[]){
        int&
     rd = demo();
        // rd 成为demo里面返回的局部变量d的别名，出现警告，但是通过编译    int&
     rs = func();
        // rs 成为静态局部变量 s 的别名        printf("\n");
        printf("main: rd = %d\n", rd);
        // rd = 13209588,rd代表的是一个不存在的变量，现在是一个野指针    printf("main: rs = %d\n", rs);
        // rs = 0    printf("\n");
            rd = 10;
        rs = 11;
            // 通过rs改变了静态局部变量s的值        demo();
                // d = 10    func();
                // s = 11        printf("\n");
        printf("main: rd = %d\n", rd);
        // rd = 13209588    printf("main: rs = %d\n", rs);
        // rs = 11    printf("\n");
            return 0;
}
    

4、小结

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

引用可以尽可能地避开内存错误

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以上就是C++引用的意义与引用的本质的详细内容，更多请关注其它相关文章！

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