在我们第一次学习C++的时候，我们会听到引用这个词，并且它的符号就像是我们之前学习C语言的&（取地址符），但是它在C++中还有另外的叫法，它叫做引用。
引用是C++引入的新语言特性，是C++常用的一个重要内容之一，正确、灵活地使用引用，可以使程序简洁、高效。
一、引用简介
1.概念：
引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。此时对引用的操作与对变量直接操作完全一样。
2.引用声明的方法：
类型标识符 &引用名 = 目标变量名；
例如：
int a = 10;
int &ra = a;
此时“ra是一个初始化为a的整型引用”，现在我们如果再修改ra那么a的值也会发生改变，反之同理，这就是引用的基本用处。
3.说明：
（1）&在此不是求地址运算，而是起标识作用，说明ra是一个引用。
（2）类型标识符是指目标变量的类型，即你引用的数据的数据类型。
（3）声明引用时，必须同时对其进行初始化，引用不能是空引用。
（4）引用声明完毕后，相当于目标变量名有两个名称，即该目标原名称和引用名，且不能再把该引用名作为其他变量名的别名。
ra = 1; 等价于 a = 1;
（5）声明一个引用，不是新定义了一个变量，它只表示该引用名是目标变量名的一个别名，它本身不是一种数据类型，因此引用本身不占存储单元，系统也不给引用分配存储单元。故：对引用求地址，就是对目标变量求地址。&ra与&a相等。
（6）不能建立数组的引用。因为数组是一个由若干个元素所组成的集合，所以无法建立一个数组的别名。
二、引用 VS 指针
通过上述的说明，我们会发现引用和我们之前学习的指针很相似，但是，其实两个是完全不同的概念，他们之间主要有三个不同：
- 1.不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。
- 2.一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。
- 3.引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。
三、引用的应用
学习了引用，我们可以使用其实现很多之前复杂的操作，使其简单化，下面就大概说说吧。
1.引用作为参数：
引用作为参数，顾名思义，就是使用引用来作为函数的接收参数，达到改变该参数，外部的参数也会改变的效果。这是指针才能达到的效果，而且其使用更加麻烦，这里使用引用就更加简单的实现了这个效果，例如：
#include <iostream>
using namespace std;
void swap(int &p1, int &p2) {
int p;
p = p1;
p1 = p2;
p2 = p;
}
int main(void) {
int a, b;
cin >> a >> b;
swap(a, b);
cout << a << '\n' << b << endl;
return 0;
}
运行此函数的结果如下，输入11，22输出22，11，达到交换的目的。
由此可以看出：
（1）传递引用给函数与传递指针的效果是一样的。这时，被调函数的形参就成为原来主调函数中的实参变量或对象的一个别名来使用，所以在被调函数中对形参变量的操作就是对其相应的目标对象（在主调函数中）的操作。
（2）使用引用传递函数的参数，在内存中并没有产生实参的副本，它是直接对实参操作；而使用一般变量传递函数的参数，当发生函数调用时，需要给 形参分配存储单元，形参变量是实参变量的副本；如果传递的是对象，还将调用拷贝构造函数。因此，当参数传递的数据较大时，用引用比用一般变量传递参数的效 率和所占空间都好。
（3）使用指针作为函数的参数虽然也能达到与使用引用的效果，但是在被调函数中同样要给形参分配存储单元，且需要重复使用“*指针变量名”的 形式进行运算，这很容易产生错误且程序的阅读性较差；另一方面，在主调函数的调用点处，必须用变量的地址作为实参。而引用更容易使用，更清晰。
如果既要利用引用提高程序的效率，又要保护传递给函数的数据不在函数中被改变，就应使用常引用。
2.常引用：
常引用声明方式：
const 类型标识符 &引用名 = 目标变量名；
用这种方式声明的引用，不能通过引用对目标变量的值进行修改，从而使引用的目标成为const，达到了引用的安全性。
int a;
const int &ra = a;
ra = 1; //错误
a = 1; //正确
这样定义之后再使用引用改变其值，编译器就会报错，我们现在就只能使用原变量对其进行修改，但是可以通过引用来访问其值。这不光是让代码更健壮，也有些其它方面的需要。
3.引用作为返回值：
以引用返回函数值的格式：
类型标识符 &函数名（形参列表及类型说明） {
函数体
}
例如：
#include <iostream>
using namespace std;
double vals[] = {10.1, 12.6, 33.1, 24.1, 50.0};
double& setValues(int i) {
double &ref = vals[i];
return ref; // 返回第 i 个元素的引用，ref 是一个引用变量，ref 引用 vals[i]
}
// 要调用上面定义函数的主函数
int main (void) {
cout << "改变前的值" << endl;
for ( int i = 0; i < 5; i++ ) {
cout << "vals[" << i << "] = ";
cout << vals[i] << endl;
}
setValues(1) = 20.23; // 改变第 2 个元素
setValues(3) = 70.8; // 改变第 4 个元素
cout << "改变后的值" << endl;
for ( int i = 0; i < 5; i++ ) {
cout << "vals[" << i << "] = ";
cout << vals[i] << endl;
}
return 0;
}
这里因为其返回的是引用，所以其就代表了那个变量本身，对其再进行改变的话，变量值也就会发生改变了。
说明：
（1）以引用返回函数值，定义函数时需要在函数名前加&
（2）用引用返回一个函数值的最大好处是，在内存中不产生被返回值的副本。
4.引用和多态：
引用是除指针外另一个可以产生多态效果的手段。这意味着，一个基类的引用可以指向它的派生类实例。
class A;
class B：public A{……};
B b;
A &Ref = b; // 用派生类对象初始化基类对象的引用
Ref只能用来访问派生类对象中从基类继承下来的成员，是基类引用指向派生类。如果A类中定义有虚函数，并且在B类中重写了这个虚函数，就可以通过Ref产生多态效果。
四、引用总结
（1）在引用的使用中，单纯给某个变量取个别名是毫无意义的，引用的目的主要用于在函数参数传递中，解决大块数据或对象的传递效率和空间不如意的问题。
（2）用引用传递函数的参数，能保证参数传递中不产生副本，提高传递的效率，且通过const的使用，保证了引用传递的安全性。
（3）引用与指针的区别是，指针通过某个指针变量指向一个对象后，对它所指向的变量间接操作。程序中使用指针，程序的可读性差；而引用本身就是目标变量的别名，对引用的操作就是对目标变量的操作。
（4）使用引用的时机。流操作符<<和>>、赋值操作符=的返回值、拷贝构造函数的参数、赋值操作符=的参数、其它情况都推荐使用引用。