对引用的进一步理解

本科毕业之后有时间重新系统学习一遍C++，因此决定写一系列笔记帮助自己理解，也许也能提供新的思路给和我一样的老萌新小萌新。

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要理解引用，那么就要先理解C++的精华之指针，引用和指针是密不可分的，我们甚至可以说这俩就是一个东西。但是指针能做的事情比引用更多，而引用的出现简化了C++代码，毕竟指针可是凭借一己之力抬高了C++入门门槛，估计大家看见代码里满篇的指针都会虎躯一震吧~~

从指针开始

那么指针是什么？

指针只是一个地址，不要多想，这真的很简单！

不要考虑数据类型，对于任意数据来说，指针只是一串存储内存地址的数字。不论是什么数据类型，其地址所代表的长度是固定的，因为这主要取决于当前系统的框架。比如说，x86系统寻址为4个字节，那么代表地址的那一串儿数字就是4个字节的。在x86框架下，一个int类型的地址和double类型和char类型的地址都是4字节。

int main(){
	int a = 5;
	void* ptr_i = &a;
    double b = 123.4;
    void* ptr_d = &b;
	return 0;
}

在debug模式下查看内存，可以看到同为4字节（0x表示这是16进制显示，后面每一位都可以写成0-F，也就是16位数，也就是$2^4$，也就是4个bit. 1个字节有8bit，因此2位数代表1个字节，一共8位数，所以是4字节）

数据类型的重要性体现在对内存的操作

通过上述操作，已经完成了对数据类型的取地址操作，也就是可以获取某个数据的内存地址了。那么，如果想要通过内存地址反向对该数据进行操作，就需要提前通知编译器该地址指向的数据的数据类型。

#include<iostream>
#define LOG(x) std::cout << x << std::endl;

int main(){
    int a = 5;
    int* ptr = &a;
    *ptr = 6;
    LOG(a);
    return 0;
}

至此，我们掌握了如何通过指针改变地址指向的数据。

讲到引用

简单理解引用，就是一个变量的别名。那么既然是别名，在引用前就必须存在一个“本名”，因此引用不可为空。

int main(){
	int a = 5;
    int& ref = a; 
    return 0;
}

通过引用改变数据的方法

int main(){
    int a = 5;
    int& ref = a;
    ref = 6;
    LOG(a);
    return 0;
}

至此，我们掌握了引用的基本用法。

自增函数的例子

void Increment(int x){
    x++
}
int main(){
    int a = 5;
    Increment(a);
    return 0;
}

由于x是局部变量，自增只会发生在Increment函数当中（在函数当中创建一个新的变量等于a的值，而后对该变量进行操作），不会影响a的值，因此a在这一系列操作之后依旧还是5.

如果希望a本身发生变化，那么使用指针的方法如下：

void Increment(int* x){
	(*x) ++; //先找到x位置对应的数据，再自增
}
int main(){
    int a = 5;
    Increment(&a);
    LOG(a);
    return 0;
}

看着已经有点混乱了是不是，引用的出现极大地简化了代码，请看：

void Increment(int& x){
    x ++; //不用再找指针，有时候甚至用指针还是引用傻傻分不清
}
int main(){
    int a = 5;
    Increment(a); //不用写取地址
    return 0;
}

如此清爽的代码，完成了和之前指针一样的工作。谁能不爱引用呢？

但是指针为什么还存在？

强大的指针

int main(){
	int a = 5;
    int b = 6;
    int& ref = a;
    ref = b;
    return 0;
}

上述代码原本的核心任务是，更改引用，也就是从引用a更新为引用b. 然而我们明白ref = b 只是将ref指向的变量赋值为b，而无法重新引用。这也是引用重要的一个性质：只可以引用一次。

但是指针就没有这样的限制，它可以指向任意的同数据类型的数据。

int main(){
    int a = 5;
    int b = 6;
    int* ptr = &a;
    *ptr = 3;
    ptr = &b;
    *ptr = 4;
    return 0;
}

由此可见，指针在必要时候还是非常有用的。