深入探討C++中的引用

2019-11-17 05:50:40

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供稿：網友

　　摘要：介紹C++引用的基本概念，通過具體的應用分析與說明，對引用進行全面、透徹地闡述。

　　要害詞：引用，const，多態，指針

　　引用是C++引入的新語言特性，是C++常用的一個重要內容之一，正確、靈活地使用引用，可以使程序簡潔、高效。我在工作中發現，許多人使用它僅僅是想當然，在某些微妙的場合，很輕易出錯，究其原由，大多因為沒有搞清本源。故在本篇中我將對引用進行具體討論，希望對大家更好地理解和使用引用起到拋磚引玉的作用。

　　引用簡介

　　引用就是某一變量（目標）的一個別名，對引用的操作與對變量直接操作完全一樣。

　　引用的聲明方法：類型標識符 &引用名=目標變量名；

　　【例1】：int a; int &ra=a; //定義引用ra,它是變量a的引用，即別名

　　說明：

　　（1）&在此不是求地址運算，而是起標識作用。

　　（2）類型標識符是指目標變量的類型。

　　（3）聲明引用時，必須同時對其進行初始化。

　　（4）引用聲明完畢后，相當于目標變量名有兩個名稱，即該目標原名稱和引用名，且不能再把該引用名作為其他變量名的別名。

　　 ra=1; 等價于 a=1;

　　（5）聲明一個引用，不是新定義了一個變量，它只表示該引用名是目標變量名的一個別名，它本身不是一種數據類型，因此引用本身不占存儲單元，系統也不給引用分配存儲單元。故：對引用求地址，就是對目標變量求地址。&ra與&a相等。

　　（6）不能建立數組的引用。因為數組是一個由若干個元素所組成的集合，所以無法建立一個數組的別名。

　　引用應用

　　1、引用作為參數

　　引用的一個重要作用就是作為函數的參數。以前的C語言中函數參數傳遞是值傳遞，假如有大塊數據作為參數傳遞的時候，采用的方案往往是指針，因為這樣可以避免將整塊數據全部壓棧，可以提高程序的效率。但是現在（C++中）又增加了一種同樣有效率的選擇（在某些非凡情況下又是必須的選擇），就是引用。

　　【例2】：

void swap(int &p1, int &p2) //此處函數的形參p1, p2都是引用
{ int p; p=p1; p1=p2; p2=p; }

　　為在程序中調用該函數，則相應的主調函數的調用點處，直接以變量作為實參進行調用即可，而不需要實參變量有任何的非凡要求。如：對應上面定義的swap函數，相應的主調函數可寫為：

main( )
{
　int a,b;
　cin>>a>>b; //輸入a,b兩變量的值
　swap(a,b); //直接以變量a和b作為實參調用swap函數
　cout<<a<< ' ' <<b; //輸出結果
}

　　上述程序運行時，假如輸入數據10 20并回車后，則輸出結果為20 10。

　　由【例2】可看出：

　　（1）傳遞引用給函數與傳遞指針的效果是一樣的。這時，被調函數的形參就成為原來主調函數中的實參變量或對象的一個別名來使用，所以在被調函數中對形參變量的操作就是對其相應的目標對象（在主調函數中）的操作。

　　（2）使用引用傳遞函數的參數，在內存中并沒有產生實參的副本，它是直接對實參操作；而使用一般變量傳遞函數的參數，當發生函數調用時，需要給形參分配存儲單元，形參變量是實參變量的副本；假如傳遞的是對象，還將調用拷貝構造函數。因此，當參數傳遞的數據較大時，用引用比用一般變量傳遞參數的效率和所占空間都好。

　　（3）使用指針作為函數的參數雖然也能達到與使用引用的效果，但是，在被調函數中同樣要給形參分配存儲單元，且需要重復使用"*指針變量名"的形式進行運算，這很輕易產生錯誤且程序的閱讀性較差；另一方面，在主調函數的調用點處，必須用變量的地址作為實參。而引用更輕易使用，更清楚。

　　假如既要利用引用提高程序的效率，又要保護傳遞給函數的數據不在函數中被改變，就應使用常引用。

　　2、常引用

　　常引用聲明方式：const 類型標識符 &引用名=目標變量名；

　　用這種方式聲明的引用，不能通過引用對目標變量的值進行修改,從而使引用的目標成為const，達到了引用的安全性。

　　【例3】：

int a ;
const int &ra=a;
ra=1; //錯誤
a=1; //正確

　　這不光是讓代碼更健壯，也有些其它方面的需要。

　　【例4】：假設有如下函數聲明：

string foo( );
void bar(string & s);

　　那么下面的表達式將是非法的：

bar(foo( ));
bar("hello world");

　　原因在于foo( )和"hello world"串都會產生一個臨時對象，而在C++中，這些臨時對象都是const類型的。因此上面的表達式就是試圖將一個const類型的對象轉換為非const類型，這是非法的。

　　引用型參數應該在能被定義為const的情況下，盡量定義為const 。

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