C++引用浅析

拼搏现实的明天。 2023-07-13 15:19 22阅读 0赞

**C++ 中，有一种比指针更加便捷的传递聚合类型数据的方式，那就是引用（Reference）。**

在 C/C++ 中，我们将 char、int、float 等由语言本身支持的类型称为基本类型，将数组、结构体、类（对象）等由基本类型组合而成的类型称为聚合类型。

**引用（Reference）是 C++ 相对于C语言的又一个扩充。引用可以看做是数据的一个别名，通过这个别名和原来的名字都能够找到这份数据**。引用类似于 Windows 中的快捷方式，一个可执行程序可以有多个快捷方式，通过这些快捷方式和可执行程序本身都能够运行程序；引用还类似于人的绰号（笔名），使用绰号（笔名）和本名都能表示一个人。

引用的定义方式类似于指针，只是用&取代了\*，语法格式为：

type &name = data;

type 是被引用的数据的类型，name 是引用的名称，data 是被引用的数据。引用必须在定义的同时初始化，并且以后也要从一而终，不能再引用其它数据，这有点类似于常量（const 变量）。

引用示例：

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main() { 
        int a = 99;
        int &r = a;
        cout << a << ", " << r << endl;
        cout << &a << ", " << &r << endl;
    
        return 0;
    }

运行结果：

99, 99
    0x28ff44, 0x28ff44

变量 r 就是变量 a 的引用，它们用来指代同一份数据；也可以说变量 r 是变量 a 的另一个名字。从输出结果可以看出，a 和 r 的地址一样，都是0x28ff44；或者说地址为0x28ff44的内存有两个名字，a 和 r，想要访问该内存上的数据时，使用哪个名字都行。

注意，引用在定义时需要添加&，在使用时不能添加&，使用时添加&表示取地址。

由于引用 r 和原始变量 a 都是指向同一地址，所以通过引用也可以修改原始变量中所存储的数据，请看下面的例子：

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main() { 
        int a = 99;
        int &r = a;
        r = 47;
        cout << a << ", " << r << endl;
    
        return 0;
    }

运行结果：

47, 47

最终程序输出两个 47，可见原始变量 a 的值已经被引用变量 r 所修改。

如果不希望通过引用来修改原始的数据，那么可以在定义时添加 const 限制，形式为：

const type &name = value;

也可以是：

type const &name = value;

这种引用方式为常引用

### C++引用作为函数参数 ###

在定义或声明函数时，我们可以将函数的形参指定为引用的形式，这样在调用函数时就会将实参和形参绑定在一起，让它们都指代同一份数据。如此一来，如果在函数体中修改了形参的数据，那么实参的数据也会被修改，从而拥有“在函数内部影响函数外部数据”的效果。

引用传参交换两个数的值，请看下面的代码：

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    void swap1(int a, int b);
    void swap2(int *p1, int *p2);
    void swap3(int &r1, int &r2);
    
    
    int main() { 
        int num1, num2;
        cout << "Input two integers: ";
        cin >> num1 >> num2;
        swap1(num1, num2);
        cout << num1 << " " << num2 << endl;
    
        cout << "Input two integers: ";
        cin >> num1 >> num2;
        swap2(&num1, &num2);
        cout << num1 << " " << num2 << endl;
    
        cout << "Input two integers: ";
        cin >> num1 >> num2;
        swap3(num1, num2);
        cout << num1 << " " << num2 << endl;
    
        return 0;
    }
    
    //直接传递参数内容
    void swap1(int a, int b) { 
        int temp = a;
        a = b;
        b = temp;
    }
    
    //传递指针
    void swap2(int *p1, int *p2) { 
        int temp = *p1;
        *p1 = *p2;
        *p2 = temp;
    }
    
    //按引用传参
    void swap3(int &r1, int &r2) { 
        int temp = r1;
        r1 = r2;
        r2 = temp;
    }

运行结果：

Input two integers: 15 34
    15 34
    Input two integers: 81 99
    99 81
    Input two integers: 100 200
    200 100

### 本例演示了三种交换变量的值的方法： ###

1 swap1() 直接传递参数的内容，不能达到交换两个数的值的目的。对于 swap1() 来说，a、b 是形参，是作用范围仅限于函数内部的局部变量，它们有自己独立的内存，和 num1、num2 指代的数据不一样。调用函数时分别将 num1、num2 的值传递给 a、b，此后 num1、num2 和 a、b 再无任何关系，在 swap1() 内部修改 a、b 的值不会影响函数外部的 num1、num2，更不会改变 num1、num2 的值。

2 swap2() 传递的是指针，能够达到交换两个数的值的目的。调用函数时，分别将 num1、num2 的指针传递给 p1、p2，此后 p1、p2 指向 a、b 所代表的数据，在函数内部可以通过指针间接地修改 a、b 的值。

3 swap3() 是按引用传递，能够达到交换两个数的值的目的。调用函数时，分别将 r1、r2 绑定到 num1、num2 所指代的数据，此后 r1 和 num1、r2 和 num2 就都代表同一份数据了，通过 r1 修改数据后会影响 num1，通过 r2 修改数据后也会影响 num2。

我们可以发现，按引用传参在使用形式上比指针更加直观。推荐大家使用使用引用，它一般可以代替指针（当然指针在C++中也不可或缺），C++ 标准库也是这样做的。

### C++引用作为函数返回值 ###

引用除了可以作为函数形参，还可以作为函数返回值，请看下面的例子：

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    int &plus10(int &r) { 
        r += 10;
        return r;
    }
    
    int main() { 
        int num1 = 10;
        int num2 = plus10(num1);
        cout << num1 << " " << num2 << endl;
    
        return 0;
    }

运行结果：

20 20

在将引用作为函数返回值时应该注意一个小问题，就是不能返回局部数据（例如局部变量、局部对象、局部数组等）的引用，因为当函数调用完成后局部数据就会被销毁，有可能在下次使用时数据就不存在了，C++ 编译器检测到该行为时也会给出警告。