C++引用

本文介绍了C++中引用的相关知识。引用是变量的别名,声明时需初始化,不能建立数组引用。引用可作为参数、返回值,还有常引用。引用能提高函数参数传递效率和安全性,与指针有区别,在流操作符、赋值操作符等场景推荐使用。

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 一、引用简介

  引用就是某一变量(目标)的一个别名,对引用的操作与对变量直接操作完全一样。

  引用的声明方法:类型标识符 &引用名=目标变量名;

  【例1】:int a; int &ra=a; //定义引用ra,它是变量a的引用,即别名

  说明:

  (1)&在此不是求地址运算,而是起标识作用。

  (2)类型标识符是指目标变量的类型。

  (3)声明引用时,必须同时对其进行初始化。

  (4)引用声明完毕后,相当于目标变量名有两个名称,即该目标原名称和引用名,且不能再把该引用名作为其他变量名的别名。

   ra=1; 等价于 a=1;

  (5)声明一个引用,不是新定义了一个变量,它只表示该引用名是目标变量名的一个别名,它本身不是一种数据类型,因此引用本身不占存储单元,系统也不给引用分配存储单元。故:对引用求地址,就是对目标变量求地址。&ra与&a相等。

  (6)不能建立数组的引用。因为数组是一个由若干个元素所组成的集合,所以无法建立一个数组的别名。

  二、引用应用

1、引用作为参数

void swap(int &p1, int &p2) //此处函数的形参p1, p2都是引用
{ int p; p=p1; p1=p2; p2=p; }

main( )
{
 int a,b;
 cin>>a>>b; //输入a,b两变量的值
 swap(a,b); //直接以变量a和b作为实参调用swap函数
 cout<<a<< ' ' <<b; //输出结果
}

  上述程序运行时,如果输入数据10 20并回车后,则输出结果为20 10。

2、常引用

  常引用声明方式:const 类型标识符 &引用名=目标变量名;

  用这种方式声明的引用,不能通过引用对目标变量的值进行修改,从而使引用的目标成为const,达到了引用的安全性。

  【例3】:

int a ;
const int &ra=a;
ra=1; //错误
a=1; //正确

  这不光是让代码更健壮,也有些其它方面的需要。

  【例4】:假设有如下函数声明:

string foo( );
void bar(string & s);

  那么下面的表达式将是非法的:

bar(foo( ));
bar("hello world");

  原因在于foo( )和"hello world"串都会产生一个临时对象,而在C++中,这些临时对象都是const类型的。因此上面的表达式就是试图将一个const类型的对象转换为非const类型,这是非法的。

  引用型参数应该在能被定义为const的情况下,尽量定义为const 。

3、引用作为返回值

【例5】以下程序中定义了一个普通的函数fn1(它用返回值的方法返回函数值),另外一个函数fn2,它以引用的方法返回函数值。

#include <iostream>
float temp;
float fn1(float r);
float &fn2(float r);
float fn1(float r) //定义函数fn1
{
 temp=(float)(r*r*3.14);
 return temp;
}
float &fn2(float r) //定义函数fn2,它以引用方式返回函数值
{
 temp=(float)(r*r*3.14);
 return temp;
}
void main() //主函数
{
 float a=fn1(10.0); //第1种情况,系统生成要返回值的副本(即临时变量)
 float &b=fn1(10.0); //第2种情况,可能会出错(不同 C++系统有不同规定)
 //不能从被调函数中返回一个临时变量或局部变量的引用
 float c=fn2(10.0); //第3种情况,系统不生成返回值的副本
 //可以从被调函数中返回一个全局变量的引用
 float &d=fn2(10.0); //4种情况,系统不生成返回值的副本
 //可以从被调函数中返回一个全局变量的引用
 std::cout<<a <<c <<d;
}

结果314 314 314

4、引用和多态

  引用是除指针外另一个可以产生多态效果的手段。这意味着,一个基类的引用可以指向它的派生类实例。

【例7】:

class  A;
class  B:public A{……};
B  b;
A  &Ref = b; // 用派生类对象初始化基类对象的引用

  Ref 只能用来访问派生类对象中从基类继承下来的成员,是基类引用指向派生类。如果A类中定义有虚函数,并且在B类中重写了这个虚函数,就可以通过Ref产生多态效果。

  三、引用总结

  (1)在引用的使用中,单纯给某个变量取个别名是毫无意义的,引用的目的主要用于在函数参数传递中,解决大块数据或对象的传递效率和空间不如意的问题。

  (2)用引用传递函数的参数,能保证参数传递中不产生副本,提高传递的效率,且通过const的使用,保证了引用传递的安全性。

  (3)引用与指针的区别是,指针通过某个指针变量指向一个对象后,对它所指向的变量间接操作。程序中使用指针,程序的可读性差;而引用本身就是目标变量的别名,对引用的操作就是对目标变量的操作。

  (4)使用引用的时机。流操作符<<和>>、赋值操作符=的返回值、拷贝构造函数的参数、赋值操作符=的参数、其它情况都推荐使用引用。

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