1. 引用的定义
C++新增加了引用的概念:
- 引用可以看作一个已定义变量的别名
- 引用的语法
Type &name = var;
int a = 4;
int &b = a; //b为a的别名
b = 5; //操作b就是操作a
2. 引用的本质
- 引用在C++中的内部实现是一个常量指针
Type &name <==> Type *const name
- C++编译器在编译过程中使用常量指针作为引用的内部实现,因此引用所占用的内存大小和指针相同
- 从使用的角度,引用只是一个别名,C++为了实用性而隐藏了引用的存储空间这一细节
#include <cstdio>
struct TRef
{
char &r;
};
int main(int argc, char *argv[])
{
char c = 'c';
char &rc = c;
TRef ref = { c };
printf("sizeof(rc) = %d\n", sizeof(rc));
printf("sizeof(TRef) = %d\n", sizeof(TRef));
printf("sizeof(ref) = %d\n", sizeof(ref));
printf("sizeof(ref.r) = %d\n", sizeof(ref.r));
/*sizeof(type &)的大小,就是type类型的大小*/
printf("sizeof(char &) = %d\n", sizeof(char &));
printf("sizeof(int &) = %d\n", sizeof(int &));
printf("sizeof(double &) = %d\n", sizeof(double &));
return 0;
}
#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;
}
3. 引用的意义
- C++中的引用作为变量别名而存在,旨在大多数的情况下代替指针
- 引用可以满足绝大多数需要使用指针的场合
- 引用可以避开由于指针操作不当而带来的内存错误
- 引用相对于指针来说具有更好的可读性和实用性
注意:由于引用的内部实现为指针,因此函数不能返回非静态局部变量的引用
#include <stdio.h>
int &demo()
{
int d = 0;
printf("demo: d = %d\n", d);
return d;
}
int &func()
{
static int s = 0;
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;
}
4. 特殊的引用—const引用
- 在C++中可以声明const引用
const Type &name = var
- 可以使用const常量、变量、字面值常量对const引用初始化
- 不管使用何种方式初始化,const引用都将产生一个只读变量
- 当使用字面值常量对const引用初始化时,C++编译器会为常量值分配内存空间,并将引用作为这段内存空间的别名
const引用类型 VS 初始化变量类型
- 类型相同,const引用的就是初始化变量
- 类型不同,const引用的不是初始化变量,而是初始化变量的临时对象
注意:const只是修饰符,不代表类型,也就是说,const int和int是相同类型。
#include <stdio.h>
int main()
{
const int a = 3;
int b = 4;
char c = 'c';
const int &ra = a;
const int &rb = b;
const int &rc = c;
const int &rd = 1;
int *p1 = (int *)&ra;
int *p2 = (int *)&rb;
int *p3 = (int *)&rc;
int *p4 = (int *)&rd;
*p1 = 5;
*p2 = 6;
*p3 = 7;
*p4 = 8;
printf("ra = %d\n", ra);
printf("rb = %d\n", rb);
printf("rc = %d\n", rc);
printf("rd = %d\n", rd);
printf("\n");
printf("b = %d\n", b); //b的类型和rb相同,rb引用的就是b,所以改变rb的值,b也跟着一起改变
printf("c = %c\n", c); //c的类型和rc不同,rb引用的是c的临时对象,所以改变rc的值,c不受影响
return 0;
}
5. 引用和指针的关系
指针 | 引用 |
---|---|
指针是一个变量,其值为一个内存地址 | 引用是一个变量的新名字 |
指针可以不初始化,而是在使用时赋值 | 引用必须在定义时初始化 |
通过指针可以访问对应内存地址中的值 | 对引用 |
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