引用进阶--C++

秒速五厘米 2023-07-01 06:24 98阅读 0赞

前面一篇文章介绍了C++[引用的基本概念和用法][Link 1]，这篇来说说高级一点的

# const引用 #

我们知道，在定义数据类型时，可以加上const修饰符；事实上，引用也可以加上const修饰符，称为const引用。简单的说，const引用表示指向const对象的引用，而非const引用只能指向非const对象。*一般来说*，非const引用只能绑定到与该引用同类型的对象；const引用则可以绑定到不同但相关类型（该类型能够转换到引用的类型）的对象，甚至绑定到右值。

##### Why？ #####

这是因为如果是绑定到右值，会先生成一个与引用类型相同的临时对象（必要时进行类型转换），然后再用引用变量与该对象绑定。由于临时对象是右值，故仅可以进行const引用

#### 实例 ####

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main(int argc, char const *argv[])
    { 
    	double var = 6.21;
    	cout << "双精度变量var=" << ends << var << endl;
    	// int &r = 9;
    	// 非法，non-const lvalue(左值) reference to type 'int' cannot bind to a temporary of type 'int'
    	// vscode中的报错
    	
    	const int &r1 = 9;
    	cout << "const引用r1=" << ends << r1 << endl;
    	
    	const int &r2 = r1;
    	cout << "const引用r2=" << ends << r2 << endl;
    	
    	const int &r3 = r2 + 1;
    	cout << "const引用r3=" << ends << r3 << endl;
    	
    	const int &r4 = var;
    	// 上面这句等价于
    	// int tmp = var;
    	// const int &r4 = tmp;
    	cout << "const引用r4=" << ends << r4 << endl;
    	return 0;
    }

实验结果![const指针][const]

# 指针与引用 #

C++对指针进行简单封装引入了引用。

程序运行时，变量只能依靠地址来区别，只有通过存储被引用变量的地址，在运行时才能准确的定位引用的变量，引用本身占用的内存空间中，存储的就是被引用变量的地址。

c++在继承C语言指针的同时引入引用。指针存储的是地址，所以指针是一种底层机制。引用则是一种高层的机制，在语言概念上他是零一变量的“别名”，把地址这一概念隐藏起来，但是在引用运行的实现机制中，还是借用于地址，差异主要是语言上的形式，最后都是靠存储地址来实现的。

### 引用与指针的差别 ###

*  普通指针可以多次被赋值，也就是说可以多次更改他所指向的对象，而引用只能在初始化时指定为引用的对象，其后是不可被更改的。
 *  引用必须在声明前初始化，而指针不用
 *  初始化时引用必须指明一个对象，只有存在的数据对象才有别名；而指针的初始化是指向一个地址，可以为空，悬空指针问题由此而来
 *  指针是一个实体，而引用仅是个别名
 *  指针没有类型检查，引用有类型检查（但可以强制转换）
 *  指针间接访问对象，引用直接访问对象

### 指针常量和引用比较 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>操作</th> 
   <th>T类型的指针常量</th> 
   <th>对T类型的引用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>定义并用v初始化（v是T类型变量）</td> 
   <td>T * const p=&amp;v;</td> 
   <td>T &amp; r=v;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>取v的值</td> 
   <td>*p</td> 
   <td>r</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>访问成员m</td> 
   <td>p-&gt;m</td> 
   <td>r.m</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>读取v的地址</td> 
   <td>p</td> 
   <td>&amp;r</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

引用本身（而非被引用对象）的地址是不可以获取的，引用一经定义后，对它的全部行为，全是针对被引用对象的，而引用本身所占用的空间则被完全隐藏起来了。

对于数据参数传递，减少大对象的参数传递开销的用途来说，引用可以更好的替代指针，使用引用比使用指针更加简洁、安全。

*但是，引用不是万能的！！*

### 引用无法替代指针的情况 ###

*  如果一个指针所指向的对象，需要用分支语句加以确定，或者中途要改变它所指向的对象，那么它初始化之后需要被赋值，而引用只能在初始化时指定被引用的对象，所以不能胜任。
 *  有时一个指针的值可能时空指针，例如当把指针作为函数的参数类型或者返回类型时，有时会用空指针表达特定的含义，而没有空引用之说，所以引用在这里不可以胜任。
 *  使用函数指针，由于没有函数的引用，所以函数指针无法被引用替代。 用new动态创建的对象或者数组，需要用指针来存储它的地址。
 *  以数组形式传递大批量的数据时，需要用指针类型接收参数。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/weixin_45494811/article/details/104039473
[const]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020011915254891.png