C++中引用的本质分析

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代替指针
• 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_yinyong(int& a,int& b)

{

int t = a;

a = b;

b = t;       

}

int main()

{

int a = 1;

int b = 2;

printf("a = %d,b = %d\n",a,b);

swap(&a,&b);

printf("指针版本：a = %d, b = %d\n",a,b);

swap_yinyong(a,b);

printf("引用版本：a = %d, b = %d\n",a,b);

return 0;

}

特殊的引用：const引用

• 在C++中可以声明const引用

Const Type& name = val;

Const 引用让变量拥有只读属性

int main()

{

int a = 1;

const int& b = a;

int *p = (int*)&b;

//b = 5; 编译报错，显示不能对只读变量赋值

*p = 5; //要想改变只读变量，可以对他的指针进行操作

printf("a = %d\n",a);

return 0;

}

• 当使用常量对const引用进行初始化时，C++编译器会为常量分配空间并将引用名作为这段空间的别名

int main()

{

const int& b = 1;

int *p = (int*)&b;

*p = 5; //要想改变只读变量，可以对他的指针进行操作

printf("a = %d\n",b);

return 0;

}

使用常量对const引用初始化后将生成一个只读变量

引用在C++中的内部实现是一个指针常量

• 因此引用占用的内存空间与指针相同(一般是四个字节)
• 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

struct Tref

{

char& c;       

};

int main()

{

char c = 'c';

char& rc = c;       

Tref ref = { c };

printf("sizeof(char&)%d\n",sizeof(char&));       

printf("sizeof(rc)%d\n",sizeof(rc));

printf("sizeof(ref.c)%d\n",sizeof(ref.c));

printf("sizeof(Tref)%d\n",sizeof(Tref));

return 0;

}

struct Tref

{

char* before;

char& ref;

char* after;       

};

int main()

{

char a = 'a';

char b = 'b';       

char c = 'c';

Tref r = {&a,b,&c};

printf("sizeof(r)%d\n",sizeof(r));

printf("sizeof(Tref.before)%d\n",sizeof(r.before));

printf("sizeof(Tref.after)%d\n",sizeof(r.after));

printf("&r.before=%p\n",&r.before);

printf("&r.after= %p\n",&r.after);

return 0;

}

引用的意义

• C++中的引用大多数情况下能够代替指针
• 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而带来的内存错误
• 操作性：简单易用，又不失功能强大

小结：

• 引用作为变量别名而存在旨在代替指针
• const引用可以使得变量具有只读属性
• 引用的最终本质为为指针
• 引用可以尽可能的避开内存错误