【C++】引用

引用的概念

引用是一个特点的变量的另一个名字（别名）。因此，指代一个变量时，可以使用它的变量名称/引用名称。

如图所示，a的引用是b，二者指向同一块存储空间，输出b和输出a的结果是一样的。

引用和指针的区别

• 不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。但存在空指针。

• 一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。

• 引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。

引用的注意事项

引用必须初始化

int a=10;
int &b;
b=a;
错误

引用一旦初始化后不能更改

引用一旦和某个变量关联起来，便会一直指向该变量
int a = 10;
int& b = a;
int c = 20;
b = c; //赋值操作，不是更改引用

可以看出，虽然调用b=c使得后引用的b的值发生了更改，但是b所指向的空间还是指向了a，没有改变。因此，b=c只是赋值操作，把c的值赋给了引用b所指向的变量，并没有改变引用b的指向。

引用必须指向一块合法的空间

int a=10;
int &ret=10; //错误，必须引用到一块合法的内存空间 

引用的两个常用功能

把引用作为函数参数

在C语言中，函数传参通常有两种形式，值传递和址传递。

void swap(int a, int b);//声明
swap(a,b); //传值，形参只是实参的一份临时拷贝，实参值无法改变
void swap(int *a, int *b);
swap(&a,&b);//传址，形参是指针变量，指向实参变量的空间，可以改变实参值

C++，为优化指针修改实参方式，特推出传变量引用这一方式。

void swap(int &a, int &b);
swap(a,b); //传引用，形参是实参的引用，和实参是同一个变量。改变形参就是改变实参。

应用：结构体传参

struct Demo 
{
  char name[10000];
  int  count;
};

int main()
{
  Demo my_demo = {0};
  Demo *my_demo_p = &my_demo;
  Demo &my_demo_ref = my_demo;
  
  // 方式1：传递实参  
  func1(my_demo);

  // 方式2：传递指针  
  func2(my_demo_p);

  // 方式3：传递引用  
  func3(my_demo_ref);

  return 0;
}
如上所示，参数传递可以有三种方式，则三种函数可以这样定义：

// 方式1：传递实参 
void func1(Demo demo)
{
  cout << demo.name;
}

// 方式2：传递指针  
void func2(const Demo *demo_p)
{
  cout << demo->name;
}

// 方式3：传递引用  
void func3(const Demo &demo_ref)
{
  cout << demo.name;
}

从内存使用的角度来说，传递实参，则会将数据拷贝过去（创建了副本），即 func1 对传入的数据做任何修改，都不会影响 my_demo。

既然传递实参要创建副本，就意味着效率更低。例子中结构体的 name 成员长度为 10000，就是要突出这个效率问题。

选择成员的时候，引用使用点 . 来查找，而指针则使用 -> 来查找。

指针可能传递一个 NULL 过来，因此在使用前必须检查有效性；引用则必然代表某个对象，不需要做此检查。

把引用作为返回值

不要返回局部变量的引用：

int& test()
{
    int a=10;
    return a;
}
......
int& ret = test();
cout << "ret = "<<ret<< endl;
cout << "ret = "<<ret<< endl;

解释：
在函数test()中，变量a为局部变量，存储在栈上，函数调用完成后，变量销毁。而由于函数返回该局部变量的引用，因此该引用在函数调用完成后便无所指向，它的值是随机的。

函数调用做左值：

当函数返回一个引用时，相应的也就是返回一个特定变量的别名，此函数=常量 可用作修改特定变量值。

int vals[] = {10, 12, 33, 24, 50};
int& changevalue(int i)
{
    int& ref=vals[i];
    return vals[i];
}
changevalue(0)=1; //修改vals[0]=1

常量引用：

常量引用主要用于修饰形参，用const修饰形参，避免误操作更改值

void show( const int &val) 
//在函数中，常常因为误操作更改实参的值，加入const后，传入的相应实参值不会发生改变。
{
    ....
    cout<< val<< endl;
}
int num=1;
show(num);  //传入num实参，意图打印num