(搬家文) c++引用深入探讨

(偶然翻起自己的旧博,忽然发现大三的时候写的这篇文章,仔细看看觉得写的还是那么回事,所以赶紧搭救出来)

引用的声明:   基本格式：引用类型 &引用名=被引用对象 

1. &运算符：声明运算符& 跟取地址运算符&和位异或运算符&没有任何关系
2. extern关键字:一般情况下 引用的声明必须指定被引用对象 唯一的例外是使用extern关键字
3. const关键字:一般情况下 被引用对象必须是有效的左值对象 但是const关键字修饰的常引用类型允许被引用对象不是左值对象

引用的使用:引用可以被当作被引用对象的别名使用，单纯的引用是无意义的，引用主要应用于四个方面：

1. 函数参数：可修改的实参，高效的复杂对象传递方式
2. 函数返回值：不产生复制的返回值，返回左值类型的函数
3. 运算符重载：为++ -- << >>等运算符提供了更贴近原意的重载方式
4. 多态：代替指针使用，实现抽象类的引用

 引用的深入探讨：现在开始进入正题

    1.引用占内存空间吗？

        如果引用只是一个别名的话 他不应该占有内存空间　我用下面这段代码来查看

 

 #include <iostream>
using namespace std;
void fa(){
    int a[4];    
    cout<<a<<endl;
}
void fb(){
    int a[4];
    int &b=a[0];
    cout<<a<<endl;
    fa();
}
void fc(){
    int a[4];
    cout<<a<<endl;
    fb();
}
int main()
{
    fc();
    getchar();
    return 0;
}

 

 

这段代码里　我用了三个嵌套的函数调用　这样　ｆａ　和ｆｃ的栈段就把ｆｂ夹在了中间　ｆｂ的栈段大小变化的话　会导致ｆｃ中ａ的地址偏移　但是并不是每个分配都会导致栈段增大的　所以应该先测试一下　确定ａ的合适大小　使得一旦声明变量 b的栈段就增大。

把int &b=a[0];注释掉的话 可以看到fc中输出的地址变了 fb没有变 那么 引用b显然占据了内存空间 我的代码在g++中编译，结果也是g++的结果。

2.引用的值不可改变吗？

一个已经初始化的引用类型对象 其引用的对象不可能被合法的改变。

前面一段代码展示给我们 引用确实占据了内存空间 ，了进一步了解其本质，我们必须获得它的地址。&取地址操作符显然是无法做到的 几乎每个学c++的人都会尝试用这种办法去取引用类型的地址，但得到的都是被引用对象的地址。

还从前面的例子入手 fb中 a的地址没有改变  fa中a的地址改变 那么 int &b的分配应该在 二者之间 于是 最可能的位置就是a中的a[4]   但输出之后我发现a[4]不是，因为数组a是跟栈逆向分配的 之后我试了这样的代码
void fb(){
    int a[4];
    int b=20;
    cout<<a[-1]<<endl;
    fa();
}

 在我的编译器中 b跟a[-1]总是相等 于是 我把int b 替换成int &b=a[0]; ok 我发现它指向了一个貌似地址的东西。改变b的指向 发现a[-1]是随之变化的 现在 我几乎可以确定 a[-1]就是b了 再用一段这样的代码来检验
void fb(){
    int a[4]={1,2,3,4};
    int &b=a[0];
    a[-1]+=4;
    cout<<b<<","<<a[0]<<endl;
    fa();
}

引用真的是不可改变的吗？ 在这个例子中 我使b指向了a[1] 而不再是a[0]

3.引用和指针
从上面的例子看出 引用的内部实现和指针并无两样。如果参考其他语言的思想的话 可以得到结论：引用就是指针常量。 在c++中 引用在语法上与指针有着明显的差异 但是 他们并没有本质不同 引用是c++中实现的一种限制比较严格的常量指针 它在参与任何运算之前自动解引用。

在使用中 推荐尽量用引用代替指针，因为引用是一种比指针更安全的类型 并且有更清晰的语义（当然指针也有适合的语义）

4.其他语言
顺便一提，在C家的其他语言中 引用几乎被作为访问对象的唯一手段

C++:有指针 所有运算符会解引用 所有对象不作为引用 传递参数和返回值时如果不希望复制 则必须将形参指定为引用类型
C#: unsafe模式有指针 除了=之外的操作符会解引用 所有对象作为引用 传递参数和返回值时如果希望复制 则必须显式clone
Java:无指针 除了=之外的操作符会解引用 类似c#
javascript:无指针但是可以变通 除了=之外的操作符会解引用 没有提供复制传递的方法(郁闷)