C 程式設計之引用的詳細總結

在程式設計中，你肯定知道引數的值傳遞，那你知道引用傳遞嗎？引用是啥東東？有什麼用呢？我來告訴你，引用是c++中很重要的乙個特性，用的好，你的程式佔記憶體小，效率高，更簡潔易懂，最重要的是還可以減少指標的操作。你想知道為什麼嗎？本文將詳細給你介紹。

系列文章

c++程式設計之命名空間、const常量

c++程式設計之運算子過載

2、引用型別

3、寫在結尾

1、引用的概念

1.1、引用的引入

對於c語言使用者來講，看到c++函式形參等位置出現&符號，可能會比較納悶。因為在c語言中這個符號是取位址符，常常用在函式傳參中的指標賦值。但是在c++中它卻有著不同的用途，掌握c++的&符號，可以很好地提高**質量和可讀性。

引用是c++引入的新語言特性，正確、靈活地使用引用，可以使程式簡潔、高效。

引用就是某一變數（目標）的乙個別名，對引用的操作與對變數直接操作完全一樣。特別強調：引用直接使用變數（目標）本體，不拷貝記憶體，因此操作效率非常高。

1.2、引用的宣告

型別識別符號&引用名=目標變數名

int a =10;
int&ra=a;
//定義引用ra,它是變數a的引用，即別名

說明：

&在此不是求位址運算，而是起標識作用。

型別識別符號是指目標變數的型別。

宣告引用時，必須同時對其進行初始化。

引用宣告完畢後，相當於目標變數名有兩個名稱，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數名的別名。

宣告乙個引用，不是新定義了乙個變數，它只表示該引用名是目標變數名的乙個別名，它本身不是一種資料型別，因此引用本身不佔儲存單元，系統也不給引用分配儲存單元。故：對引用求位址，就是對目標變數求位址。&ra與&a相等。

不能建立陣列的引用。因為陣列是乙個由若干個元素所組成的集合，所以無法建立乙個陣列的別名。

2、引用型別

2.1、引用作為引數

引用的乙個重要作用就是作為函式的引數。c語言中函式引數傳遞是值傳遞，如果有大塊資料作為引數傳遞的時候，採用的方案往往是指標，因為這樣可以避免將整塊資料全部壓棧，可以提高程式的效率。現在c++中又增加了一種同樣有效率的選擇，就是引用。

void
swap
(int
&p1,
int&p2)
//此處函式的形參p1, p2都是引用

在程式中呼叫該函式，主調函式的呼叫點處直接以變數作為實參進行呼叫即可，而不需要實參變數有任何的特殊要求。如：對應上面定義的swap函式，相應的主調函式可寫為：

main()

上述程式執行時，如果輸入資料10 20並回車後，則輸出結果為20 10。

由上述示例可以看出：

2.2、常引用

宣告方式：

const 型別識別符號&引用名=目標變數名

用這種方式宣告的引用，不能對目標變數的值進行修改，使引用的目標成為const，達到了引用的安全性。

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

這不止**更健壯，也有些其它方面的需要。比如在函式形參處，強烈建議將形參設定為const，防止函式內部修改實參值。

string getname()
void
show
(const string &s)
// 將形參設定為const，防止函式內部修改。
intmain()

2.3、引用作為返回值

要以引用返回函式值，則函式定義時要按以下格式：

型別識別符號&函式名（形參列表及型別說明）

說明：以引用返回函式值，定義函式時需要在函式名前加&

用引用返回乙個函式值的最大好處是，在記憶體中不產生被返回值的副本。

#include
using
namespace std;
//定義全域性變數temp
float temp;
//定義函式getarea，它以值的方法返回函式值
float
getarea
(float r)
//定義函式getarea1，它以引用方式返回函式值
float
&getarea1
(float r)
intmain()

引用作為返回值，必須遵守以下規則：

不能返回區域性變數的引用。這條可以參照effective c++[1]的item 31。主要原因是區域性變數會在函式返回後被銷毀，因此被返回的引用就成為了"無所指"的引用，程式會進入未知狀態。

不能返回函式內部new分配的記憶體的引用。這條可以參照effective c++[1]的item 31。雖然不存在區域性變數的被動銷毀問題，可對於這種情況（返回函式內部new分配記憶體的引用），又面臨其它尷尬局面。例如，被函式返回的引用只是作為乙個臨時變數出現，而沒有被賦予乙個實際的變數，那麼這個引用所指向的空間（由new分配）就無法釋放，造成memory leak。

可以返回類成員的引用，但最好是const。這條原則可以參照effective c++[1]的item 30。主要原因是當物件的屬性是與某種業務規則（business rule）相關聯的時候，其賦值常常與某些其它屬性或者物件的狀態有關，因此有必要將賦值操作封裝在乙個業務規則當中。如果其它物件可以獲得該屬性的非常量引用（或指標），那麼對該屬性的單純賦值就會破壞業務規則的完整性。

引用與一些操作符的過載：流操作符《和》，這兩個操作符常常希望被連續使用，例如：cout << 「hello」 << endl;　因此這兩個操作符的返回值應該是乙個仍然支援這兩個操作符的流引用。可選的其它方案包括：返回乙個流物件和返回乙個流物件指標。但是對於返回乙個流物件，程式必須重新（拷貝）構造乙個新的流物件，也就是說，連續的兩個《操作符實際上是針對不同物件的！這無法讓人接受。對於返回乙個流指標則不能連續使用《操作符。因此，返回乙個流物件引用是惟一選擇。這個唯一選擇很關鍵，它說明了引用的重要性以及無可替代性，也許這就是c++語言中引入引用這個概念的原因吧。

關於引用在運算子過載中的詳細使用，將在後續部落格中介紹.

在另外的一些操作符中，卻千萬不能返回引用：±*/ 四則運算符。它們不能返回引用，effective c++[1]的item23詳細的討論了這個問題。主要原因是這四個操作符沒有side effect，因此，它們必須構造乙個物件作為返回值，可選的方案包括：返回乙個物件、返回乙個區域性變數的引用、返回乙個new分配的物件的引用、返回乙個靜態物件引用。根據前面提到的引用作為返回值的三個規則，第2、3兩個方案都被否決了。靜態物件的引用又因為((a+b) == (c+d))會永遠為true而導致錯誤。所以可選的只剩下返回乙個物件了。

2.4、引用和多型

引用是除指標外另乙個可以產生多型效果的手段。這意味著，乙個基類的引用可以指向它的派生類例項。

classa;
class
b：public a
;b　b;
a　&ref = b;
// 用派生類物件初始化基類物件的引用

ref只能用來訪問派生類物件中從基類繼承下來的成員，是基類引用指向派生類。如果a類中定義有虛函式，並且在b類中重寫了這個虛函式，就可以通過ref產生多型效果。

3、寫在結尾

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