C++引用浅析以及引用和指针的区别

引用（reference）是c++的初学者比较容易迷惑的概念。下面我们比较详细地讨论引用。 

一、引用的概念

引用引入了对象的一个同义词。定义引用的表示方法与定义指针相似，只是用&代替了*。
例如： Point pt1(10,10);
Point &pt2=pt1; 定义了pt2为pt1的引用。通过这样的定义，pt1和pt2表示同一对象。
需要特别强调的是引用并不产生对象的副本，仅仅是对象的同义词。因此，当下面的语句执行后：
pt1.offset（2，2）；
pt1和pt2都具有（12，12）的值。
引用必须在定义时马上被初始化，因为它必须是某个东西的同义词。你不能先定义一个引用后才
初始化它。例如下面语句是非法的：
Point &pt3；
pt3=pt1；
那么既然引用只是某个东西的同义词，它有什么用途呢？
下面讨论引用的两个主要用途：作为函数参数以及从函数中返回左值。 

二、引用参数

1、传递可变参数
传统的c中，函数在调用时参数是通过值来传递的，这就是说函数的参数不具备返回值的能力。
所以在传统的c中，如果需要函数的参数具有返回值的能力，往往是通过指针来实现的。比如，实现
两整数变量值交换的c程序如下：
void swapint(int *a,int *b)
{
int temp;
temp=*a;
a=*b;
*b=temp;
}

使用引用机制后，以上程序的c++版本为：
void swapint(int &a,int &b)
{
int temp;
temp=a;
a=b;
b=temp;
}
调用该函数的c++方法为：swapint（x,y); c++自动把x,y的地址作为参数传递给swapint函数。

2、给函数传递大型对象
当大型对象被传递给函数时，使用引用参数可使参数传递效率得到提高，因为引用并不产生对象的
副本，也就是参数传递时，对象无须复制。下面的例子定义了一个有限整数集合的类： 
const maxCard=100; 
Class Set 
{
int elems[maxCard]; // 集和中的元素，maxCard 表示集合中元素个数的最大值。 
int card; // 集合中元素的个数。 
public:
Set () {card=0;} //构造函数
friend Set operator * (Set ,Set ) ; //重载运算符号*，用于计算集合的交集 用对象作为传值参数
// friend Set operator * (Set & ,Set & ) 重载运算符号*，用于计算集合的交集 用对象的引用作为传值参数 
...
}
先考虑集合交集的实现
Set operator *( Set Set1,Set Set2)
{
Set res;
for(int i=0;i<Set1.card;++i)
for(int j=0;j>Set2.card;++j)
if(Set1.elems[i]==Set2.elems[j])
{
res.elems[res.card++]=Set1.elems[i];
break;
}
return res;
}
由于重载运算符不能对指针单独操作，我们必须把运算数声明为 Set 类型而不是 Set * 。
每次使用*做交集运算时，整个集合都被复制，这样效率很低。我们可以用引用来避免这种情况。
Set operator *( Set &Set1,Set &Set2)
{ Set res;
for(int i=0;i<Set1.card;++i)
for(int j=0;j>Set2.card;++j)
if(Set1.elems[i]==Set2.elems[j])
{
res.elems[res.card++]=Set1.elems[i];
break;
}
return res;
}

三、引用返回值

如果一个函数返回了引用，那么该函数的调用也可以被赋值。这里有一函数，它拥有两个引用参数并返回一个双精度数的引用：
double &max(double &d1,double &d2)
{
return d1>d2?d1:d2;
}
由于max()函数返回一个对双精度数的引用，那么我们就可以用max() 来对其中较大的双精度数加1：

max(x,y)+=1.0;

引用和指针的区别

指针和引用在C++中很常用，但是对于它们之间的区别很多初学者都不是太熟悉，下面来谈谈他们2者之间的区别和用法。

1.指针和引用的定义和性质区别：

(1)指针：指针是一个变量，只不过这个变量存储的是一个地址，指向内存的一个存储单元；而引用跟原来的变量实质上是同一个东西，只不过是原变量的一个别名而已。如：

int a=1;int *p=&a;

int a=1;int &b=a;

上面定义了一个整形变量和一个指针变量p，该指针变量指向a的存储单元，即p的值是a存储单元的地址。

而下面2句定义了一个整形变量a和这个整形a的引用b，事实上a和b是同一个东西，在内存占有同一个存储单元。

(2)可以有const指针，但是没有const引用；

(3)指针可以有多级，但是引用只能是一级（int **p；合法 而 int &&a是不合法的）

(4)指针的值可以为空，但是引用的值不能为NULL，并且引用在定义的时候必须初始化；

(5)指针的值在初始化后可以改变，即指向其它的存储单元，而引用在进行初始化后就不会再改变了。

(6)"sizeof引用"得到的是所指向的变量(对象)的大小，而"sizeof指针"得到的是指针本身的大小；

(7)指针和引用的自增(++)运算意义不一样；

2.指针和引用作为函数参数进行传递时的区别。

(1)指针作为参数进行传递：

#include<iostream>
using namespace std;

void swap(int *a,int *b)
{
　　int temp=*a;
　　*a=*b;
　　*b=temp;
}

int main(void)
{
　　int a=1,b=2;
　　swap(&a,&b);
　　cout<<a<<" "<<b<<endl;
　　system("pause");
　　return 0;
}

结果为2 1；

用指针传递参数，可以实现对实参进行改变的目的，是因为传递过来的是实参的地址，因此使用*a实际上是取存储实参的内存单元里的数据，即是对实参进行改变，因此可以达到目的。

再看一个程序;

#include<iostream>
using namespace std;

void test(int *p)
{
　　int a=1;
　　p=&a;
　　cout<<p<<" "<<*p<<endl;
}

int main(void)
{
    int *p=NULL;
    test(p);
    if(p==NULL)
    cout<<"指针p为NULL"<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果为：

0x22ff44 1

指针p为NULL

大家可能会感到奇怪，怎么回事，不是传递的是地址么，怎么p回事NULL？事实上，在main函数中声明了一个指针p，并赋值为NULL，当调用test函数时，事实上传递的也是地址，只不过传递的是指地址。也就是说将指针作为参数进行传递时，事实上也是值传递，只不过传递的是地址。当把指针作为参数进行传递时，也是将实参的一个拷贝传递给形参，即上面程序main函数中的p何test函数中使用的p不是同一个变量，存储2个变量p的单元也不相同（只是2个p指向同一个存储单元），那么在test函数中对p进行修改，并不会影响到main函数中的p的值。

如果要想达到也同时修改的目的的话，就得使用引用了。

2.将引用作为函数的参数进行传递。

在讲引用作为函数参数进行传递时，实质上传递的是实参本身，即传递进来的不是实参的一个拷贝，因此对形参的修改其实是对实参的修改，所以在用引用进行参数传递时，不仅节约时间，而且可以节约空间。

看下面这个程序：

#include<iostream>
using namespace std;

void test(int &a)
{
　　cout<<&a<<" "<<a<<endl;
}

int main(void)
{
    int a=1;
    cout<<&a<<" "<<a<<endl;
    test(a);
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为： 0x22ff44 1

          0x22ff44 1

再看下这个程序：

这足以说明用引用进行参数传递时，事实上传递的是实参本身，而不是拷贝。

所以在上述要达到同时修改指针的目的的话，就得使用引用了。

#include<iostream>
using namespace std;

void test(int *&p)
{
　　int a=1;
　　p=&a;
　　cout<<p<<" "<<*p<<endl;
}

int main(void)
{
    int *p=NULL;
    test(p);
    if(p!=NULL)
    cout<<"指针p不为NULL"<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：0x22ff44 1

         指针p不为NULL