C++引用的本质与意义是什么

本篇内容介绍了“c++引用的本质与意义是什么”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

一、引用的意义

• 引用作为变量别名而存在，因此在一些场合可以代替指针

• 引用相对于指针来说具有更好的可读性和实用性

下面通过代码来进行说明，在C语言中，可以这么写：

#include <stdio.h>void swap(int* a, int* b){int t = *a;*a = *b;*b = t;}int main(){int a = 1;int b = 2;swap(&a, &b);printf("a = %d, b = %d\n", a, b);return 0;}

下面为输出结果，可以看到a,b被交换。

若采用C++用的引用，则采用下面的代码：

#include <stdio.h>void swap(int& a, int& b){int t = a;a = b;b = t;}int main(){int a = 1;int b = 2;swap(a, b);printf("a = %d, b = %d\n", a, b);return 0;}

下面为输出结果，需要注意的是，引用作为函数的形参时，不需要进行初始化，初始化发生在函数调用的时候（形参一旦被初始化后，就代表两个具体的外部变量）。

二、特殊的引用

const 引用

• 在C++中可以声明const 引用

• const Type& name = var ;

• const 引用让变量拥有只读属性

• 当使用常量对const引用进行初始化时，C++编译器会为常量值分配空间，并将引用名作为这段空间的别名

所以上面那段代码，b = 5 是不正确的，因为 b 已经是只读变量了，但是依旧可以通过指针改变这个只读变量的值。

结论：使用常量对const 引用初始化后将生成一个只读变量

下面看一段代码，加深理解：

#include <stdio.h>void Example(){    printf("Example:\n");    int a = 4;    const int& b = a;    int* p = (int*)&b;    //b = 5;    *p = 5;    printf("a = %d\n", a);    printf("b = %d\n", b);}void Demo(){    printf("Demo:\n");    const int& c = 1;    int* p = (int*)&c;    //c = 5;    *p = 5;    printf("c = %d\n", c);}int main(int arGC, char *argv[]){    Example();    printf("\n");    Demo();    return 0;}

下面为输出结果：

如果把那两行（b = 5，c = 5）取消注释，则就会输出下面结果，编译器会报 b 和 c 都是只读变量的错误。

三、引用是否占用存储空间

下面看一段代码：

#include <stdio.h>struct TRef{    char& r;};int main(int argc, char *argv[]){     char c = 'c';    char& rc = c;    TRef ref = { c };    printf("sizeof(char&) = %d\n", sizeof(char&));//char类型占用一个字节 1    printf("sizeof(rc) = %d\n", sizeof(rc));//sizeof(c) => 1    printf("sizeof(TRef) = %d\n", sizeof(TRef));//？    printf("sizeof(ref.r) = %d\n", sizeof(ref.r));//sizeof(c) => 1    return 0;}

下面为输出结果，可以看到sizeof(TRef)占用的内存空间为4，我们知道指针占用的内存空间为4，那么指针和引用到底有什么关系呢？第4节来分析。

四、引用的本质

引用在C++中的内部实现是一个指针常量

注意：

• C++编译器在编译过程中用指针常量作为引用的内部实现，因此引用所占用的空间大小与指针相同。

• 从使用的角度，引用只是一个别名，C++为了实用性而隐藏了引用的存储空间这一细节。

通过下面的代码，也可以很好的理解引用所占的字节数：

#include <stdio.h>struct TRef{    char* before;    char& ref;    char* after;};int main(int argc, char* argv[]){    char a = 'a';    char& b = a;    char c = 'c';    TRef r = {&a, b, &c};    printf("sizeof(r) = %d\n", sizeof(r));    printf("sizeof(r.before) = %d\n", sizeof(r.before));    printf("sizeof(r.after) = %d\n", sizeof(r.after));    printf("&r.before = %p\n", &r.before);    printf("&r.after = %p\n", &r.after);    return 0;}

下面为输出结果，可以看到结构体占用12个字节，before 和 after 指针各占用4个字节，所以 ref 引用当然也占用4个字节，通过 after 的起始内存地址减上 before 的起始内存地址得8，而 before 指针占用4个字节，从这个层面也能知道 ref 引用占用4个字节。

为了深入理解引用的本质，可以在 Visual Studio 2012 中进行反汇编，如下图，现在return 0那里打个断点，然后点击本地 windows 调试器，开始执行代码。

执行完代码后，鼠标右击空白区域，选择转到反汇编。

下面看一下反汇编的部分代码，主要看引用那部分的汇编代码，lea eax,[a] 表示取a的地址，存到 eax 寄存器中，mov dWord ptr [b],eax表示把a 的地址保存到 b 所对应的4个内存空间里面去。可以这么说，引用的内部实现就是指针，所以引用占用内存空间，且占用内存空间大小和指针一样。

五、引用的注意事项

C++中的引用旨在大多数的情况下代替指针

• 功能性：可以满足多数需要使用指针的场合

• 安全性∶可以避开由于指针操作不当而带来的内存错误

• 操作性∶简单易用，又不失功能强大

下面通过一个函数返回引用，介绍一下引用的注意事项。

#include <stdio.h>int& demo()    //从内部实现来看，想返回一个指针 int* const{    int d = 0;    printf("demo: d = %d\n", d);    return d; //本质上，相当于 return &d}int& func(){    static int s = 0;    printf("func: s = %d\n", s);    return s;    //本质上，相当于 return &s}int main(int argc, char* argv[]){    int& rd = demo();    int& rs = func();    printf("\n");    printf("main: rd = %d\n", rd);    printf("main: rs = %d\n", rs);    printf("\n");    rd = 10;    rs = 11;    demo();    func();    printf("\n");    printf("main: rd = %d\n", rd);    printf("main: rs = %d\n", rs);    printf("\n");    return 0;}

下面为输出结果，可以看到编译的时候开始发出警告说不能返回局部变量，如果继续运行，可以看到 rd = 9658356，rd 为 d 的别名，按理说应该输出 0 的，为什么输出9658356 呢？这个因为 rd 所代表的的变量在 demo 函数调用返回的时候被摧毁了，其所代表的是一个不存在的变量，所以 rd 没有意义了。

引用中必须遵守的规则：不要返回局部变量的引用。 如果局部变量是静态的，则可以。因为静态局部变量的存储区是全局的存储区，所以它的空间不会因为函数的返回而被摧毁。

“C++引用的本质与意义是什么”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注编程网网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！