(搬家文) c++引用深入探討

(偶然翻起自己的舊博,忽然發現大三的時候寫的這篇文章,仔細看看覺得寫的還是那麼回事,所以趕緊搭救出來)

引用的聲明:   基本格式：參考型別 &引用名=被引用對象 

1. &運算子：聲明運算子& 跟取地址運算子&和位異或運算子&沒有任何關係
2. extern關鍵字:一般情況下 引用的聲明必須指定被引用對象 唯一的例外是使用extern關鍵字
3. const關鍵字:一般情況下 被引用對象必須是有效左值對象 但是const關鍵字修飾的常參考型別允許被引用對象不是左值對象

引用的使用:引用可以被當作被引用對象的別名使用，單純的引用是無意義的，引用主要應用於四個方面：

1. 函數參數：可修改的實參，高效的複雜物件傳遞方式
2. 函數傳回值：不產生複製的傳回值，返回左實值型別的函數
3. 運算子多載：為++ -- << >>等運算子提供了更貼近原意的重載方式
4. 多態：代替指標使用，實現抽象類別的引用

 引用的深入探討：現在開始進入正題

    1.引用占記憶體空間嗎？

        如果引用只是一個別名的話 他不應該佔有記憶體空間　我用下面這段代碼來查看

 

代碼

#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;
}

 

 

這段代碼裡　我用了三個嵌套的函數調用　這樣　ｆａ　和ｆｃ的棧段就把ｆｂ夾在了中間　ｆｂ的棧段大小變化的話　會導致ｆｃ中ａ的地址位移　但是並不是每個分配都會導致棧段增大的　所以應該先測試一下　確定ａ的合適大小　使得一旦聲明變數 b的棧段就增大。

把int &b=a[0];注釋掉的話 可以看到fc中輸出的地址變了 fb沒有變 那麼 引用b顯然佔據了記憶體空間 My Code在g++中編譯，結果也是g++的結果。

2.引用的值不可改變嗎？

一個已經初始化的參考型別對象 其引用的對象不可能被合法的改變。

前面一段代碼展示給我們 引用確實佔據了記憶體空間 ，了進一步瞭解其本質，我們必須獲得它的地址。&取地址操作符顯然是無法做到的 幾乎每個學c++的人都會嘗試用這種辦法去取參考型別的地址，但得到的都是被引用對象的地址。

還從前面的例子入手 fb中 a的地址沒有改變  fa中a的地址改變 那麼 int &b的分配應該在 二者之間 於是 最可能的位置就是a中的a[4]   但輸出之後我發現a[4]不是，因為數組a是跟棧逆向分配的 之後我試了這樣的代碼
void fb(){
    int a[4];
    int b=20;
    cout<<a[-1]<<endl;
    fa();
}

 在我的編譯器中 b跟a[-1]總是相等 於是 我把int b 替換成int &b=a[0]; ok 我發現它指向了一個貌似地址的東西。改變b的指向 發現a[-1]是隨之變化的 現在 我幾乎可以確定 a[-1]就是b了 再用一段這樣的代碼來檢驗
void fb(){
    int a[4]={1,2,3,4};
    int &b=a[0];
    a[-1]+=4;
    cout<<b<<","<<a[0]<<endl;
    fa();
}

引用真的是不可改變的嗎？ 在這個例子中 我使b指向了a[1] 而不再是a[0]

3.引用和指標
從上面的例子看出 引用的內部實現和指標並無兩樣。如果參考其他語言的思想的話 可以得到結論：引用就是指標常量。 在c++中 引用在文法上與指標有著明顯的差異 但是 他們並沒有本質不同 引用是c++中實現的一種限制比較嚴格的常量指標 它在參與任何運算之前自動解引用。

在使用中 推薦盡量用引用代替指標，因為引用是一種比指標更安全的類型 並且有更清晰的語義（當然指標也有適合的語義）

4.其他語言
順便一提，在C家的其他語言中 引用幾乎被作為訪問對象的唯一手段

C++:有指標 所有運算子會解引用 所有對象不作為引用 傳遞參數和傳回值時如果不希望複製 則必須將形參指定為參考型別
C#: unsafe模式有指標 除了=之外的操作符會解引用 所有對象作為引用 傳遞參數和傳回值時如果希望複製 則必須顯式clone
Java:無指標 除了=之外的操作符會解引用 類似c#
javascript:無指標但是可以變通 除了=之外的操作符會解引用 沒有提供複製傳遞的方法(鬱悶)