C++ 引用
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。
引用必须在定义时初始化,并且一旦绑定到一个变量后,就不能再绑定到其他变量。
引用的语法如下:
int a = 10; int &ref = a; // ref 是 a 的引用
int &ref表示ref是一个int类型的引用。ref是a的别名,对ref的操作会直接作用于a。
C++ 引用 vs 指针
引用很容易与指针混淆,它们之间有三个主要的不同:
- 不存在空引用,引用必须连接到一块合法的内存。
- 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。
- 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。
- 引用的对象必须是一个变量,而指针必须是一个地址。
| 特性 | 引用 | 指针 |
|---|---|---|
| 定义与初始化 | 必须初始化,且不能为 null。 | 可以不初始化,可以在后续代码中指向其他对象,可以为 null。 |
| 语法 | 使用 & 声明,例如:int &ref = a; | 使用 * 声明,例如:int *ptr = &a; |
| 重新绑定 | 不能重新绑定,一旦初始化后始终引用同一个对象。 | 可以重新指向其他对象,例如:ptr = &b; |
| 空值(Nullability) | 不能为 null,必须绑定到有效的对象。 | 可以为 null,表示不指向任何对象。 |
| 内存占用 | 不占用额外内存(编译器通常将其优化为直接操作所引用的对象)。 | 占用额外内存(存储地址,通常是一个机器字长,如4字节或8字节)。 |
| 访问方式 | 直接使用,无需解引用操作符,例如:ref = 10; | 需要使用 * 解引用操作符访问或修改所指向的对象,例如:*ptr = 10; |
| 多级间接访问 | 不支持多级间接访问(不能有引用的引用)。 | 支持多级间接访问(如指针的指针:int **pptr;)。 |
| 函数参数传递 | 常用于函数参数传递,语法简洁,例如:void func(int &x) { x = 10; } | 也可以用于函数参数传递,但需要使用解引用操作符,例如:void func(int *x) { *x = 10; } |
| 数组与引用 | 不能直接创建引用数组,但可以创建数组的引用,例如:int (&ref)[10] = arr; | 可以创建指针数组,也可以创建指向数组的指针,例如:int *ptrArr[10]; |
| 安全性 | 更安全,不能为 null,且语法更直观。 | 更灵活,但容易出错(如空指针、野指针等)。 |
| 底层实现 | 通常通过指针实现,但编译器会优化为直接操作所引用的对象。 | 直接存储目标对象的内存地址。 |
C++ 中创建引用
试想变量名称是变量附属在内存位置中的标签,您可以把引用当成是变量附属在内存位置中的第二个标签。因此,您可以通过原始变量名称或引用来访问变量的内容。例如:
int i = 17;
我们可以为 i 声明引用变量,如下所示:
int& r = i; double& s = d;
在这些声明中,& 读作引用。
因此,第一个声明可以读作 "r 是一个初始化为 i 的整型引用",第二个声明可以读作 "s 是一个初始化为 d 的 double 型引用"。
下面的实例使用了 int 和 double 引用:
实例
#include<iostream>usingnamespacestd;
intmain(){// 声明简单的变量inti;
doubled;
// 声明引用变量int& r = i;
double& s = d;
i = 5;
cout << "Value of i : " << i << endl;
cout << "Value of i reference : " << r << endl;
d = 11.7;
cout << "Value of d : " << d << endl;
cout << "Value of d reference : " << s << endl;
return0;
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
Value of i : 5 Value of i reference : 5 Value of d : 11.7 Value of d reference : 11.7
引用通常用于函数参数列表和函数返回值。下面列出了 C++ 程序员必须清楚的两个与 C++ 引用相关的重要概念:
| 概念 | 描述 |
|---|---|
| 把引用作为参数 | C++ 支持把引用作为参数传给函数,这比传一般的参数更安全。 |
| 把引用作为返回值 | 可以从 C++ 函数中返回引用,就像返回其他数据类型一样。 |