C++引用的本质与意义是什么
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
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引用作为变量别名而存在，因此在一些场合可以代替指针
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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 = %dn", 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 = %dn", 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
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在C++中可以声明const 引用
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const Type& name = var ;
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const 引用让变量拥有只读属性
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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 = %dn", a); printf("b = %dn", b); } void Demo() { printf("Demo:n"); const int& c = 1; int* p = (int*)&c; //c = 5; *p = 5; printf("c = %dn", 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&) = %dn", sizeof(char&)); //char类型占用一个字节 1 printf("sizeof(rc) = %dn", sizeof(rc)); //sizeof(c) => 1 printf("sizeof(TRef) = %dn", sizeof(TRef)); //？ printf("sizeof(ref.r) = %dn", 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：
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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。
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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) = %dn", sizeof(r)); printf("sizeof(r.before) = %dn", sizeof(r.before)); printf("sizeof(r.after) = %dn", sizeof(r.after)); printf("&r.before = %pn", &r.before); printf("&r.after = %pn", &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
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功能性：可以满足多数需要使用指针的场合
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安全性∶可以避开由于指针操作不当而带来的内存错误
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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 = %dn", d); return d; //本质上，相当于 return &d } int& func() { static int s = 0; printf("func: s = %dn", 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 = %dn", rd); printf("main: rs = %dn", rs); printf("n"); rd = 10; rs = 11; demo(); func(); printf("n"); printf("main: rd = %dn", rd); printf("main: rs = %dn", 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高防服务器网网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！
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