指针与引用

1.引用的概念及用法

在C++中，有一种特殊的语法结构叫做引用，那什么叫做引用呢？引用是c++对c语言的一个重要扩充，换句话说，引用就是给某个变量取一个新的别名。引用的语法结构为：类型& 引用名（别名）=目标变量名。

例如：int a=0;int& b=a；这条语句的意思为：定义变量a=0，b是变量的别名。

在内存中的存储我们可以这样理解:有一块空间，空间里面的内容为0，这个空间的名字为a,还有另一个别名叫做b。在定义引用的时候在语法层面上来说并没有给b开辟额外的空间。在定义了b是a的别名后，可以通过变量b来修改a的值。但是我们需要注意的一点是如果定义a时加上了const限定符，即：const int a=0;那么如果我们在定义引用还是如int& b=a；这样定义的话，编译便会报错。因为a在加上const限定符后,从编译器的角度来讲,a的值是不希望被后续修改的，这里我们还想企图定义b来通过别名去修改它，这显然是不符合逻辑的。要想编译通过，我们必须在定义引用时也加上const修饰。即：const int& b=a;

2.引用的特性

特性一：一个变量可以定义多个别名，例如：定义int a=10;还可以定义int& b=a;int& c=a;即b和c都是a的别名，但是b和c在定义为a的别名之后就不可以再定义为其他变量的别名。

特性二：引用在定义的时候必须对它进行初始化。很好理解，既然引用是别名，那么你要给谁取别名必须要清楚吧！

特性三：引用在初始化时引用一次，不能改变再成为其他变量的别名。例如：int a=0;int& b=a;b初始化为a的别名之后，就不能再成为其他变量的别名了。

3.引用做参数

函数在进行传参的时候有三种方式，分别为：值传递，引用传递和指针传递。

第一种：值传递

例如：

int add(int a,int b)
{
return a+b;
}
int main()
{
int ret=add(1,4);
return 0;
}

形参为传值方式，在形参实例化的过程中会生成临时变量a和b来接收实参传过来的值，这里比较简单，我们不必多说。

第二种：传引用

如果函数的形参为引用类型，则形参相当于实参的别名，我们如果想对实参进行修改就可以直接使用形参来进行修改。传引用的好处在于不用开辟临时空间来保存函数参数，即节省空间开销。但是如果我们不希望函数在进行传参事它的值被修改，那么我们便可以使用常引用传参。例如：

void Func(const int&a)
{
   //如果这里对a进行了改变，那么编译器肯定是会有警告的
}

第三种：传指针（地址）

显然，传地址就是把变量的地址作为函数参数。

例如我们常见的Swap函数，此处我们便可以通过Swap函数来比较一下三种传参方式。

void Swap(int a,int b)
{
int tmp=a;
a=b;
b=tmp;
}

我们都知道用这种传值的方式是无法交换两个变量的值的，为什么？因为函数在调用时形参会进行实例化，形参在实例化时会生成临时空间，形参a和形参b都在这个临时空间里存放，当我们在进行交换时仅仅只是交换了临时空间里的a和b的值，而调用Swap函数的调用方里的实参并未发生交换。

所以这个时候我们就必须进行传地址或者传引用。

//传引用
void Swap(int& a,int& b)
{
int  tmp=a;
a=b;
b=tmp;
}
//传指针
void Swap(int *a,int *b)
{
int tmp=*a;
*a=*b;
*b=tmp;
}

显而易见这两种做法都是可以的，拿那种做法更好呢，当然是传引用，节省空间，效率高！

总结，其实引用传参是 很好的选择，这个例子看起来还不够明显，如果我们传参的时候需要传一个很大很大的结构体呢，设想一下，是不是引用传参的优势就突出了呢。

 4.引用做返回值 

int& ADD(int a,int b)
{
int ret=a+b;
return ret;
}

int ADD(int a,int b)
{
int ret=a+b;
return ret;
}

我们来通过汇编了解一下传值和传引用的区别:

值返回：传值返回时，是将ret的值放在eax里。

引用返回：将ret的地址放在eax里。

lea指令：lea指令的源操作数是一个变量符号，将变量的地址取出来放到目标操作数中。

总结一下：第一，不要返回一个临时变量的引用，第二，如果返回对象出了函数作用域依然在，使用引用返回更高效。

5.汇编层看引用

int main()
{
int a=10;
int& b=a;
return 0;
}

我们来通过汇编代码看一下引用在底层到底是如何实现的。

此时我们可以看到在创建a的别名b的时候，是把a的地址保存到了b里，实际上b也是开辟了空间的。

6.引用和指针的区别

第一：引用只能在初始化时被初始化一次，之后不能改变它指向其他变量；但指针变量的值可以被改变。

第二：引用必须指向一个有效的值；但是指针可以指向空；

第三：指针和引用的自增和自减意义不一样，指针的++或者--是加上或者减去它所指向类型的大小。但引用的++和--为+1或者-1。

第四：sizeof对指针和引用求值不一样，sizeof(引用)是指所指向变量的大小；sizeof(指针)结果为对象地址的大小。

第五：从一定程度上来说，指针比引用更安全。因为指针存在野指针及对空指针进行解引用等一系列问题。’