C 引用的實現

2022-07-30 15:06:14 字數 1312 閱讀 5996

當我學習c++引用時,聽到的第一句話是「引用是變數的別名,不像指標一樣需要占用記憶體空間」。然而學到深處,發現此話並不完全正確。

本文主要介紹我如何通過實驗來了解到c++引用的實現,其實引用的內部就是指標。當然這也於編譯器有關,所以這裡需要提及一下測試所用的編譯器及環境。

測試環境是mingw的g++ 8.1.0,64位編譯器,64位的機子。所以指標的大小是8個位元組,即64個bit。(注:因為目的是測試,所以測試時並沒有處理對new操作符所產生物件的**)

首先我寫出了如下**,試圖通過指標偏移來獲取有關引用的資訊:

#include #include using namespace std;

int main()

然而,這個程式的輸出如下(str的輸出忽略):

0x61fe00

0x61fdf8

難道引用真的不佔記憶體?編譯器真的很聰明,可能優化掉了吧;經過一系列嘗試,我寫出了另外一段**:

#include #include using namespace std;

void foo(int64_t q, string& s, int64_t r)

int main()

這段**的輸出是:

main(): 0x1e1bd0

&q: 0x61fde0

&r: 0x61fdf0

*(string**)(&q + 1): 0x1e1bd0

可見,q的位址是0x61fde0,r的位址是0x61fdf0。兩個位址間相差16個位元組!這裡引用占用的記憶體出來了。顯然引用對應的指標儲存在q的8個位元組之後。我們可以將q的位址加1,也就是加上8個位元組,這裡儲存的就是引用的資訊。假設它就是指標,那麼考慮:(&q + 1)本身是乙個指向string*的指標,也就是string**。所以若要獲取指標的值,需要對這個值解一次引用,輸出出來。(當然如果你想簡單一點,可以直接把它轉成int64_t然後用16進製制輸出亦可)

至此真相大白,程式輸出的最後一行0x1e1bd0與主函式中new出來的物件的位址(見輸出第一行)一致。所以得出結論:引用是用指標實現的。使用者對引用的訪問操作都內含一次解引用,而這對使用者來說是透明的

不過需要提及的是,回想本文的第乙個測試,發現引用的指標空間被優化掉了。所以引用有時也不一定會在棧上真正以指標體現出來。

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