C 引用占用記憶體？

說到引用，一般c++的教材中都是這麼定義的：

1，引用就是乙個物件的別名。

2，引用不是值不佔記憶體空間。

3，引用必須在定義時賦值，將變數與引用繫結。

那你有沒有想過，上面的定義正確嗎？編譯器是如何解釋引用的？

這裡先給出引用的本質定義，後面我們再進一步論證。

1，引用實際是通過指標實現的。

2，引用是乙個常量指標。

3，引用在記憶體中佔4個位元組。

4，在對引用定義時，需要對這個常量指標初始化。

我們從最簡單的變數的定義開始，看編譯器會做哪些事情。

int var = 42;
mov dword ptr [var],2ah // 對應彙編**

上面語句申請了一塊記憶體空間，佔4個位元組，存放了乙個int型的變數。記憶體裡放的是42的二進位製碼。

那麼var這個變數名放在哪呢？

我們知道程式如果訪問記憶體裡的資料，需要通過位址來進行訪問，所以上面的**在經過編譯器生成目標**時，用存放42的位址了所有的var，所以結論時，目標檔案中不存在var，所以變數名本身是不佔記憶體的。

而我們知道，引用是變數的乙個別名。那麼，從這很多人會聯想到，引用會不會也只是乙個名字而已，編譯器在生成目標**的時候，會用實際位址替換引用呢？

答案並非這樣！

那我們接下來看看，當我們定義乙個引用時，發生了什麼：

1     int var = 42; 
2 01303ac8 mov dword ptr [var],2ah 
3 int& refvar = var; 
4 01303acf lea eax,[var] 
5 01303ad2 mov dword ptr [refvar],eax

上面的**顯示，當定義乙個引用時，編譯器將var的位址賦給了以refvar為位址的一塊記憶體區域。也就是說refvar其實存放的是var的位址。

這讓我們聯想到了指標，那麼我們看看定義乙個指標是發生了什麼：

1     int var = 42; 
2 01213ac8 mov dword ptr [var],2ah 
3 int* ptrvar = &var; 
4 01213acf lea eax,[var] 
5 01213ad2 mov dword ptr [ptrvar],eax

沒錯，沒有任何差別，定義乙個引用和乙個指標的彙編**完全一致！

相信從上面的分析時，你可能已經相信了，引用實際上就是乙個指標。那麼為什麼說引用是乙個常量指標呢，在目標**裡有什麼體現呢？

這個問題其實要從c++底層機制談起，c++為我們提供的各種訪問控制僅僅是在編譯階段給我們的限制，也就是說編譯器確保了你在完成任務之前的正確行為，如果你的行為不正確，那麼編譯器就是給你在編譯時提示錯誤。所謂的const和private等在實際的目標**裡根本不存在，所以在程式執行期間只要你願意，你可以通過記憶體工具修改它的任何乙個變數的值。

這也就解釋了為什麼上面的兩段**中引用和指標的彙編**完全一致。

c++設計引用，並用常量指標來從編譯器的角度實現它，目標是為了提供比指標更高的安全性，因為常量指標一旦與變數位址繫結將不能更改，這樣降低了指標的危險係數，它提供了一種一對一的指標。

但是你覺得使用引用就安全了嗎？它同樣會有與使用指標一樣的問題

1 int *var = new int(42); 
2 int &ref = *var; 
3 delete var; 
4 ref = 42; 
5 return 0;

上面這段**就很不安全，因為ref引用的記憶體區域不合法。

為了進一步驗證引用與指標在本質上的相同，我們看當引用作為函式引數傳遞時，編譯器的行為：

1 void swap(int& v1, int& v2); 
2 void swap(int* v1, int* v2);
3 4 int var1 = 1; 
5 00a64af8 mov dword ptr [var1],1 
6 int var2 = 2; 
7 00a64aff mov dword ptr [var2],2 
8 swap(var1,var2); 
9 00a64b06 lea eax,[var2] 
10 00a64b09 push eax 
11 00a64b0a lea ecx,[var1] 
12 00a64b0d push ecx 
13 00a64b0e call swap (0a6141fh) 
14 00a64b13 add esp,8 
15 swap(&var1, &var2); 
16 00a64b16 lea eax,[var2] 
17 00a64b19 push eax 
18 00a64b1a lea ecx,[var1] 
19 00a64b1d push ecx 
20 00a64b1e call swap (0a61424h) 
21 00a64b23 add esp,8

上面**再次證明了，引用與指標的行為完全一致，只是編譯器在編譯時對引用作了更嚴格的限制。

因為在在表示式中，使用引用實際上就像使用變數本身一樣，所以直接用sizeof是得不到引用本身的大小的。

double var = 42.0; 
double& ref = var;
cout << sizeof var << endl; // print 8 
cout << sizeof ref << endl; // print 8

我們可以通過定義乙個只含有引用的類來解決這個問題：

1 class refclass 
6 };
7 8 cout << sizeof refclass << endl; // print 4

所以結論就是引用和指標一樣實際佔記憶體空間4個位元組。

正確結論：

不要用彙編結果來替代概念，引用不佔空間意思就是不佔物件空間，不表示不佔指標的少量空間。實際上指標是彙編工具實現引用的一種方式而已，而有的優化結果可能沒有代表自己的指標。

總而言之，引用就是引用，是這種概念，它為方便程式設計師使用，和方便彙編工具優化而產生。彙編怎麼實現和優化是彙編的事，至於出了什麼違反該概念的結果，是彙編的錯，而不是定義的錯，不要本末倒置。

你可以通過彙編來了解編譯器怎樣實現引用

引用卻不應該用彙編來解釋它只是乙個概念

贊同，引用只是編譯器之上，給出來的乙個抽象定義。介面的實現，由編譯器來決定！

仔細想想，確實如此，引用只是乙個概念，為我們提供了乙個介面。怎麼實現，由編譯器自己決定。

C 引用占用記憶體？

C 結構體中的引用和引用占用記憶體問題

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