[C++]什么是引用,以及引用和指针的关系(对内存和指针运用的理解)

我就是我 2023-01-19 07:25 13阅读 0赞

我看到网上,有很多所谓的,引用是引用变量,指针是指针变量,  
对某个变量起了个别名之类的错误言论.  
百度百科都是说引用是变量的别名,这是误人子弟!  
以下是百度百科原文

> 引用（reference）就是C++对C语言的重要扩充。引用就是某一变量（目标）的一个别名，对引用的操作与对变量直接操作完全一样。引用的声明方法：类型标识符  
> &引用名=目标变量名；

**如果想方便他人理解,这么说,还可以让他人认同.  
但是言之凿凿的说引用和指针是两个类型,那么就太可笑了**.

什么是引用?  
引用其实不过是指针更方便的写法罢了.  
不过又为了不让C++过于隐晦和繁琐,对其加上了限制,比如不允许二次引用.

可能有的人,觉得不信,因为可能上学的时候,就被老师教育,引用是个新变量类型,或者说,是变量别名.  
但我想说的是,**这些都是错误的!**

那么如何证明这一点呢?

很简单,我们写一段代码就知道了.

void AddReferen(int&a, int&b)
    { 
        a+=b;
    }
    
    void AddPointer(int*a,int*b)
    { 
        *a+=*b;
    }

这是两个函数,上面的是以引用作为参数,而下面的,则是以指针作为参数传递  
![引用和指针在汇编层面是一样的][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDY4MjI2_size_16_color_FFFFFF_t_70]

大家可以明显的看到,哪有什么引用参数,在汇编层面上,都是以指针来传递的.  
除了两个函数的地址以为,它们连一丝一毫的不同都没有.  
在编译器看来,这就是两个一样的函数.  
如果以release模式编译,大家可以大胆的猜一猜,我们还会有这两个函数了么?  
很显然,只会剩下一个函数地址.

不过这么简单的函数，一般的编译器会直接替换掉.

现在我们重新写一段代码,这次我用VisualStudio来展示.

#include <iostream>
    
    struct RefeAddress
    { 
        int& reference; // 引用的地址会被编译器优化掉,而结构体必须存在地址,这是硬性规定,只有这样可以避免引用地址被优化.
        RefeAddress(int varA) :reference(varA){ }
    };
    
    int main(void)
    { 
        int varA{  1 };
        RefeAddress ref{  varA };// 给引用初始化 
        std::cout << "变量A的地址:\t" << &varA << std::endl;
        std::cout << "引用的地址:\t" << &ref.reference << std::endl;
        std::cout << "Refe对象的地址:\t" << &ref << std::endl; 
        return 0;
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDY4MjI2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

引用存在自己的地址,因为是指针类型,所以在32程序是4字节.  
只不过只有**结构体硬性要求内存对其**,所以在结构体里面声明的变量地址不会被优化掉.  
记住一点,**所有的局部变量都可以没有地址,这取决于编译器的决定**

![引用赋值和指针赋值][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDY4MjI2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
用32位的汇编代码,方便各位容易理解.  
可以看到

006017A3  mov         eax,dword ptr [ref]  
    006017A6  mov         ecx,dword ptr [numberA]  
    006017A9  mov         dword ptr [eax],ecx  
    
    006017AB  mov         eax,dword ptr [intP]  
    006017AE  mov         ecx,dword ptr [numberA]  
    006017B1  mov         dword ptr [eax],ecx

和之前的函数一样,实现都是靠ptr来实现的.  
这都证明了,引用就是指针.  
既然引用就是指针,那么我们为什么需要要到引用呢?  
很简单的道理.  
因为这样写,很爽,可以让程序员的双手,减少离开a\`z的主键区.

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**运用小帮助**  
如果你有一个函数,类似以下

int& Number(int &var)
    { 
        return var;
    }

你需要这个函数的返回值赋值给相同类型的指针.  
只要在这个函数前加&取地址符,来进行**变量升级操作**即可  
因为引用虽然也是指针,但是它会返回值,而不是地址.

#include <iostream>
    
    int& Number(int &var)
    { 
        return var;
    }
    
    int main(void)
    { 
        auto  var  { Number(*new int {  0 })};
        auto* intP { &Number(*new int{  1 })};
        std::cout << var << "|" << *intP << std::endl;
        return 0;
    }

如果你能明确的理解下面这行代码,那么证明你在内存层面的认知,是很不错的.  
你已经可以灵活的去运用一级指针了

auto* intP { &Number(*new int{  1 })};

我们先来分析&Number这个函数,Number函数的返回值类型是引用,所以它会返回地址中的值.  
而指针可不认你地址中的值,它只认地址.  
所以我们需要对这个值,进行升级操作,也就是取地址&,得到一级指针. 这样intP就可以被赋值了.

再来看分析\*new int\{1\}这一段.  
Number函数的参数1,是个int引用,所以它不认地址,只认值.  
而new的返回值,则是个一级指针,所以我们需要用 \* 来将其降级操作.  
取地址中的值给它.  
然后它再靠这个值,取地址,给自己.  
听起来很绕,但在汇编代码中,这不会有任何的效率影响,大家都是只认地址的.

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这一章就没有代码下载啦.  
但是也可以去github上下载我其他的代码  
https://github.com/Babaoxianyu/BlogSpotSource  
配合博客上的文章,快乐理解C++的一些知识点.

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