C++深度解析 引用的本质分析 &(4)
C++深度解析 引用的本质分析(4)
引用
是另一个变量的别名(或者是一个已经存在存储空间的别名)。
引用在一些场合可以代替指针。
当引用作为函数的形参时,可以不初始化。
实例程序:
[code]#include <stdio.h> void swap(int& a, int& b) { int t = a; a = b; b = t; } int main() { int a = 1; int b = 2; swap(a, b); printf("a = %d, b = %d\n", a, b); return 0; }
结果如下:
特殊的引用:const 引用
声明:const Type& name = var;
用法:const Type& name <<-----等价于------>> Type* const name;(const int& name == int* const name)
const引用让变量拥有只读属性。
当使用常量(字面常量)对const引用进行初始化时,C++编译器会为常量值分配空间,并将引用名作为这段空间的别名。
使用常量对const引用初始化后将生成一个只读变量。
实例程序:
(下列使得变量拥有只读属性)
[code]#include <stdio.h> void Example() { printf("Example:\n"); int a = 4; const int& b = a; //b就是a变量的别名,操作b就等于操作a int *p = (int *)&b; //指针p指向a的地址 //b = 5; //错误,引用b使得a变为只读变量 *p = 5; //可以的 printf("a = %d\n", a); printf("b = %d\n", b); } void Demo() { printf("Demo:\n"); //初始化引用为1,这样子就得到只读变量c,分配了4个字节的空间,初始化为1,c就是这4个字节空间的别名 const int& c = 1; //int temp = 1, const int& c = temp int *p = (int *)&c; //c = 5; //c是只读 *p = 5; //将4个字节的空间改为5 printf("c = %d\n", c); } int main(int argc, char *argv[]) { Example(); printf("\n"); Demo(); return 0; }
结果如下:
引用有自己的存储空间
注意:
C++编译器在编译过程中,用指针常量作为引用的内部实现,因此引用所占用的空间大小与指针相同。
从使用的角度,引用只是一个别名,C++为了实用性而隐藏了引用的存储空间这一细节。
示例程序:
[code]#include <stdio.h> struct TRef { char& r; }; int main(int argc, char *agrv[]) { char c = 'c'; char& rc = c; TRef ref = { c }; printf("sizeof(char&) = %d\n", sizeof(char&)); //1 printf("sizeof(rc) = %d\n", sizeof(rc)); //sizeof(c) => 1 printf("sizeof(TRef) = %d\n", sizeof(TRef)); //4 printf("sizeof(ref.r) = %d\n", sizeof(ref.r)); //sizeof(c) => 1 }
结果如下:
分析:
TRef结构体大小为4。引用的本质是指针常量,Type& = Type* const。所以上述示例中,char& r = char *const r(内部实现的),所以sizeof(TRef) = 4,指针占用4字节的空间。
引用的存储空间
在C++编译器内部,用指针来实现引用的。引用是要占用空间的。
示例程序一:
[code]#include <stdio.h> struct TRef { char* before; //4个字节 起始地址:0xbfcbc71c char& ref; //占用4个字节 0xbfcbc724 - 0xbfcbc71c = 8 char* after; //4个字节 起始地址:0xbfcbc724 }; int main(int argc, char *argv[]) { char a = 'a'; char& b = a; char c = 'c'; TRef r = {&a, b, &c}; printf("sizeof(r) = %d\n", sizeof(r)); printf("sizeof(r.before) = %d\n", sizeof(r.before)); printf("sizeof(r.after) = %d\n", sizeof(r.after)); printf("&r.before = %p\n", &r.before); printf("&r.after = %p\n", &r.after); }
结果如下:
通过上面的程序知道:引用的本质就是指针,C++希望利用引用在大多数情况下代替指针。
示例程序二:
- 使用常量对const引用初始化时,编译器会自动分配一段空间,
- 使用变量对const引用初始化时,编译器不会分配空间,而是将const引用和变量捆绑在一起
[code]#include <stdio.h> int main() { int c = 0; const int& a = 1; //定义const引用a,指定a的初始化是个常量1 const int& b = c; //定义const引用b,指定b的初始化是个变量c int *p = (int *)&a; //b = 2; //错误,不能直接修改const引用的内容,因为b是个只读变量 *p = 10; //改变const引用a的内容 printf("a = %d, b = %d, c = %d\n", a, b, c); p = (int *)&b; *p = 10; //改变const引用b的内容 printf("a = %d, b = %d, c = %d\n", a, b, c); return 0; }
结果如下:
- const引用a初始化的是一个常量 1cca7 1,但却能被修改成功,说明a有自己的一段存储空间
- 而const引用b被指针修改后,变量c也跟着改变,说明const引用b和变量c的存储空间是一起的
- 所以,在C++中,const修饰的是常量,而const &修饰的是只读变量(可以通过指针修改值)
函数返回引用
必须遵守,不要返回局部变量的引用。
示例程序:
[code]#include <stdio.h> int& demo() //其实返回 int *const(内部实现) { int d = 0; printf("demo: d = %d\n", d); return d;//返回局部变量d的本身,返回的是引用 return &d; } int& func() { static int s = 0;//存储在全局的存储区 printf("func: s = %d\n", s); return s;//返回静态局部变量的引用 return &s } int main(int argc, char* argv[]) { int& rd = demo(); int& rs = func(); printf("\n"); printf("main: rd = %d\n", rd);//这里的rd相当与野指针 printf("main: rs = %d\n", rs); printf("\n"); rd = 10;//很危险,demo的局部变量d已经不存在了 rs = 11;//对rs的操作,相当于对s的操作 demo(); func();//静态局部变量s的别名rs,对rs的操作,相当于对s的操作 printf("\n"); printf("main: rd = %d\n", rd);//rd所代表的4字节空间已经不存在了,没意义 printf("main: rs = %d\n", rs); printf("\n"); return 0; }
结果如下:
引用可以在最大程度上,避开内存操作的错误。引用的本质就是指针。
小结:
引用作为变量别名而存在旨在代替指针
const引用可以使得变量具有只读属性
引用在编译器内部使用指针常量实现
引用的最终本质为指针
引用可以尽可能的避开内存错误
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