C++引用（Reference）详解——从入门到理解本质

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 0;

    int& b = a;
    int& c = a;
    int& d = b;

    ++d;

    cout << &a << endl;
    cout << &b << endl;
    cout << &c << endl;
    cout << &d << endl;

    return 0;
}

运行结果特点

会发现：

a、b、c、d 的地址完全相同

说明：

引用本质上就是同一个变量的多个名字。

四、引用的特性

1. 引用必须初始化

引用在定义时必须绑定对象。

错误写法

int& ra;

因为引用必须明确“引用谁”。

✔ 正确写法

int a = 10;
int& ra = a;

2. 一个变量可以有多个引用

int a = 10;

int& b = a;
int& c = a;
int& d = a;

这些都是：

的别名。

3. 引用一旦绑定，不能修改指向

例如：

int a = 10;
int& b = a;

int c = 20;

b = c;

很多人以为：

b 改为引用 c

实际上并不是。

真正发生的是

a = c;

即：

把 c 的值赋给 a。

原因

因为：

C++引用不能重新绑定对象。

五、引用的核心用途

引用最常见的用途：

引用传参
引用返回值

六、引用传参

传统交换函数（C语言）

C语言通常需要：

Swap(int* px, int* py)

需要传地址。

C++引用版本

void Swap(int& rx, int& ry)
{
    int tmp = rx;
    rx = ry;
    ry = tmp;
}

调用方式

int x = 0;
int y = 1;

Swap(x, y);

优势

相比指针：

✔ 调用更简单
✔ 不需要取地址
✔ 可读性更高
✔ 更接近普通变量使用方式

七、引用在数据结构中的使用

很多数据结构教材会大量使用引用。

目的：

替代复杂指针传参，简化代码。

八、引用修改结构体

例如栈初始化：

void STInit(ST& rs, int n = 4)

这里：

rs

实际上就是：

st

本身。

好处

函数内部修改：

rs.top

实际上就是修改：

st.top

九、引用作为返回值

来看代码：

int& STTop(ST& rs)
{
    return rs.a[rs.top];
}

为什么返回引用？

因为：

STTop(st1) += 10;

需要直接修改栈顶元素。

如果不返回引用

返回的是临时值：

修改不了原数据

返回引用后

相当于：

直接返回原对象本身

因此可以直接修改。

十、引用替代二级指针

链表中经常需要：

LTNode**

很多人觉得很复杂。

使用引用后

void ListPushBack(PNode& phead, int x)

这里：

PNode&

其实就是：

LTNode*&

即：

“指针变量的引用”

好处

这样就不需要：

二级指针

代码更容易理解。

十一、const引用

1. const对象必须用const引用

例如：

const int a = 10;

错误写法

int& ra = a;

因为：

普通引用会导致权限放大。

✔ 正确写法

const int& ra = a;

2. const引用可以引用普通对象

int b = 20;

const int& rb = b;

这是允许的。

原因

因为：

权限可以缩小，但不能放大。

注：虽然rb不能修改，但是b可以修改，rb权限变了不代表b的权限变了

十二、临时对象与const引用

来看代码：

const int& rb = a * 3;

为什么必须加const？

因为：

a * 3

会产生：

临时对象

而 C++规定：

临时对象具有常性。

所以只能：

const int&

来引用。

十三、什么是临时对象？

临时对象：

编译器为了保存表达式结果而临时创建的匿名对象。

例如：

a * 3

结果不会立刻消失，而是暂时保存。

这个保存结果的对象就是：

临时对象

注：常见的临时对象有：表达式，隐式类型转换（如将一个int变量赋值给一个double变量）

十四、引用和指针的区别

相同点

都能间接访问对象
都能修改对象

不同点

引用

✔ 必须初始化
✔ 不能改变绑定
✔ 使用更方便

指针

✔ 可以为空
✔ 可以改变指向
✔ 更灵活

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