C++引用专题总结

1 变量名的回顾

在C和C++中，变量名的实质是什么了？

变量名的实质是一段连续存储空间的别名，是一个标号（名牌号）如下图所示，程序中通过变量来申请并且命名内存空间，通过变量的名字可以使用存储空间。但是这可以提出一个问题。对一串连续的内存空间只能取一个别名吗？这就引出了C++中引用的概念。

2 引用的概念

• 在C++中新增加了引用的概念。
• 引用可以看做一个已定义变量的别名。
• 引用的语法： Type& name = var;

void main()
{
	int  a = 10; //c编译器分配4个字节内存 a内存空间的别名
	int &b = a;  //b就是a的别名
	a = 11;      //直接赋值
	{
		int *p = &a;
		*p = 12;
		printf("a %d 
",a);
	}
	b = 14; 
	printf("a:%d b:%d", a, b);
	system("pause");
}
// 对a和b的操作其实是一样

这里必须注意的是，引用是C++编译器对于C的扩展，在C编译的环境中是无法使用的。

3 引用做函数参数

• 普通引用在声明时必须用其他的变量对其进行初始化。
• 引用作为函数参数声明时不进行初始化。

对于复杂类型的引用其实也和普通的变量是一致的。举个栗子：

//复杂数据类型的引用
struct Teacher
{
	char name[64];
	int age ;
};

void printfT(Teacher *pT)
{
	cout<<pT->age<<endl;
}

//pT是t1的别名 ,相当于修改了t1
void printfT2(Teacher &pT)
{
	//cout<<pT.age<<endl;
	pT.age = 33;
}

//pT和t1的是两个不同的变量
void printfT3(Teacher pT)
{
	cout<<pT.age<<endl;
	pT.age = 45; //只会修改pT变量 ,不会修改t1变量
}
void main()
{
	Teacher t1;
	t1.age = 35;

	printfT(&t1);

	printfT2(t1); //pT是t1的别名
	printf("t1.age:%d 
", t1.age); //33

	printfT3(t1) ;// pT是形参 ,t1 copy一份数据 给pT     //---> pT = t1
	printf("t1.age:%d 
", t1.age); //35
	
	cout<<"hello..."<<endl;    
	system("pause");
	return ;
}

那么有人就会疑惑，这种操作我在C中就有指针代替，为什么要有引用这种概念了？

4 引用的意义

• 引用作为其他变量的别名，作为这一点来说，它在一些场合可以代替指针
• 引用相对于指针而言具有更好的可读性和实用性

我们可以来比较两个代码，看看指针和引用哪一种方式更为直观和便于阅读。

int swap(int &a, int &b)
{
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
	return 0;
}

int swap(int *a, int *b)
{
	int temp = *a;
	*a = *b;
	*b = temp;
	return 0;
}

想必大家都有自己的答案吧。

5 引用本质的思考

我们说引用是变量的别名，这个是很直接可以观察和测试，但是C++编译器这个bitch背着我们在背后做了什么勾当了？

• 引用在C++内部的实现是一个常指针，Type &name === Type *const name
• C++编译器在编译过程中使用常指针作为引用的内部实现，因此引用所占用的空间大小与指针相同。
• 从使用的角度，引用会让人误会其只是一个别名，没有自己的存储空间。这是C++为了实用性而做出的细节隐藏
• 当我们使用引用语法的时，我们不去关心编译器引用是怎么做的，当我们分析奇怪的语法现象的时，我们才去考虑c++编译器是怎么做的，从实际出发。

6 函数的返回值是引用

当函数的返回值是引用时，这个是引用的一个难点问题。

• 当函数的返回值为栈变量时，不能成为其他引用的初始化值，不能成为左值。
• 若返回是静态变量或者全局变量，可以成为其他引用的初始值，也可以成为左值使用，也可以作为右值使用。

举个栗子

int getValue1()
{
	int a;
	a = 10;
	return a;
}

//基础类型a返回的时候，也会有一个副本
int& getValue2()
{
	int a;
	a = 10;
	return a;
}

int main()
{	
	int a1 = getValue1();
	int a2 = getValue2();
	int &a3 = getValue2();
	//这三个里面那几个是正常的
	printf("a1: %d, a2: %d, a3: %d",a1, a2, a3);
	return 0;
}

这道我觉的很有参考意义，首先int a1 = getValue1();是很正常的方法，肯定没有什么问题，然后int a2 = getValue2();因为getValue2()的返回值是一个引用，所以你用什么方式来接这个引用编译的做法就不一样。

如果你使用变量来接，如int a2 = getValue2();这个编译就直接把引用的值取出来，作为副本直接赋值给a2，如果你使用引用初始化的方式来接返回值，如 int &a3 = getValue2();这个时候编译就返回引用的本质，引用的本质之前讨论了是一个常指针，所有a3就是一个地址，这个时候getValue2()结束，局部变量解析，但是由于编译不同和编译方式的不同，其局部变量可能被覆盖也可能保持不变。这个时候使用printf函数，C++编译器判断a3是一个引用，就偷偷在a3前加一个*这样就取出a3地址的值就是10.

结果如下：

7 常引用

• 常引用是变量的引用只有只读属性，不能通过引用去修改变量。

• 常引用的初始化分为两种情况

  • 第一种是用变量去初始常引用，int x = 10; const int & y = x;

  • 第二种是用字面量初始常量引用

    int &m = 41; //这种方式是错误，字面量是没有地址，引用是内存地址的别名，没有地址没法取的。

    const int&m = 41; // 在前面加入const 变成常引用就可以通过编译，本质还是编译那个bitch会偷偷给字面量分配空间

7.1结论

C语言中的const变量：

• C语言中的const变量是只读变量，有自己的存储空间。

C++中的const变量：可能分配空间也有可能不分配空间。

• 当const为全局变量时，并且在其他的文件中需要使用，会分配内存空间
• 当使用&操作符，取const常量地址时，也分配内存空间。
• 当const int &a = 10; const修饰引用，也会分配存储空间