[C++知识库]C++-引用

引用

引用（Reference）是 C++语言相对于 C语言的又一个扩充，类似于指针，只是在声明的时候用&取代了*。

引用可以看做是被引用对象的一个别名，在声明引用时，必须同时对其进行初始化。引用的声明方法如下：

类型标识符 &引用名 = 被引用对象

//C++引用实例
int a = 10;
int &b = a;//b的地址指向了a，相当于b中存放了a的地址
cout<<a<<" "<<b<<endl;
cout<<&a<<" "<<&b<<endl;

如果我们不希望通过引用来改变原始变量的值时，我们可以按照如下的方式声明引用：

const 类型标识符 & 引用名 = 被引用的变量名
//这种方式我们称为常引用

//不能通过常引用来修改原始值
int a = 10;
const int &b = a;
&b = 20; //lvalue required as left operand of assignment,可以将&b看作一个常量
b = 20;   //assignment of read-only reference  b
a = 20;

我们声明 b 为 a 的常引用，之后尝试通过 b 来修改 a 变量的值，结果编译报错。虽然常引用无法修改原始变量的值，但是我们仍然可以通过原始变量自身来修改原始变量的值，如例 3 中，我们用a=20;语句将 a 变量的值由 10 修改为 20，这是没有语法问题的。

函数引用参数

如果我们在声明或定义函数的时候将函数的形参指定为引用，则在调用该函数时会将实参直接传递给形参，而不是将实参的拷贝传递给形参。如此一来，如果在函数体中修改了该参数，则实参的值也会被修改。这跟函数的普通传值调用还是有区别的。

#include<iostream>
using namespace std;
void swap(int &a, int &b);
void swap1(int a, int b)//在这里相当于将a,b的的复制体传了进来，交换的只是复制体的值，
{
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
int main()
{
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;
    cout<<num1<<" "<<num2<<endl;//10.20
    swap(num1, num2);
    cout<<num1<<" "<<num2<<endl;//20.10
    swap1(num1, num2);
    cout<<num1<<" "<<num2<<endl;//照理来说应该是10.20，但是实际输出为20.10
    return 0;
}

void swap(int &a, int &b)//在这里相当于将a,b的地址传了进来，修改的时候是修改的地址内的内容
{
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

函数引用返回值

在 C++ 中，非 void 型函数需要返回一个返回值，类似函数形参，我们同样可以将函数的返回值声明为引用。普通的函数返回值是通过传值返回，即将关键字 return 后面紧接的表达式运算结果或变量拷贝到一个临时存储空间中，然后函数调用者从临时存储空间中取到函数返回值

#include<iostream>
using namespace std;
int valplus(int &a);
int main()
{
    int num1 = 10;
    int num2;
    num2 = valplus(num1);
    cout<<num1<<" "<<num2<<endl;
    return 0;
}
int valplus(int &a)//这里也是一样的道理，因为传的是a的地址，在函数内发生的a = a + 5，真实的修改了a的值，如果传的是int valplus(int a)就不能修改a的值，只是返回值还是15
{
    a = a + 5;
    return a;
}

valplus() 函数采用的是普通的传值返回，也即将变量 a 的结果加上 5 之后，将结果拷贝到一个临时存储空间，然后再从临时存储空间拷贝给 num2 变量。

当我们将函数返回值声明为引用的形式时，虽然运行结果和上面是相同的，但下面中的 valplus() 函数在将 a 变量加上 5 之后，其运算结果是直接拷贝给 num2 的，中间没有经过拷贝给临时空间，再从临时存储空间中拷贝出来的这么一个过程。这就是普通的传值返回和引用返回的区别。

#include<iostream>
using namespace std;
int & valplus(int &a);
int main()
{
    int num1 = 10;
    int num2;
    num2 = valplus(num1);
    cout<<num1<<" "<<num2<<endl;
    return 0;
}
int & valplus(int &a)//这里直接取了函数的地址，跳过了临时空间
{
    a = a + 5;
    return a;
}

此外，我们还需要注意一个小问题。如果我们将例 6 中的 valplus() 函数定义成例 7 中所示的形式，那么这段程序就会产生一个问题，变量 b 的作用域仅在这个 valplus() 函数体内部，当函数调用完成，b 变量就会被销毁。而此时我们若将 b 变量的值通过引用返回拷贝给变量 num2 的时候，有可能会出现在拷贝之前 b 变量已经被销毁，从而导致 num2 变量获取不到返回值。虽然这种情况在一些编译器中并没有发生，但是我们在设计程序的时候也是应该尽量避免这一点的。

我们就是为了避免这一点才采用的引用传递参数。普通的传值返回则不存在这样的问题，因为编译器会将返回值拷贝到临时存储空间后再去销毁 b 变量的。

int & valplus(int a)
{
    int b = a+5;
    return b;//我们定义了局部变量b，可能在函数调用完后b的空间会销毁，有可能会收不到b的返回
}