引用、指针、const引用的学习

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；

引用的特点：

    1）一个变量可取多个别名；

    2）引用必须初始化；

    3）引用只能在初始化的时候引用一次，不能改变为再引用其他的变量；

　【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

　　引用的一个重要作用就是作为函数的参数。以前的C语言中函数参数传递是值传递，如果有大块数据作为参数传

递的时候，采用的方案往往是指针，因为 这样可以避免将整块数据全部压栈，可以提高程序的效率。但是现在

（C++中）又增加了一种同样有效率的选择（在某些特殊情况下又是必须的选择），就是引 用。

【例2】：

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; 

}

　　为在程序中调用该函数，则相应的主调函数的调用点处，直接以变量作为实参进行调用即可，而不需要实参变量

有任何的特殊要求。如：对应上面定义的swap函数，相应的主调函数可写为：

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。

由【例2】可看出：

　（1）传递引用给函数与传递指针的效果是一样的。这时，被调函数的形参就成为原来主调函数中的实参变量或对

象的一个别名来使用，所以在被调函数中对形参变量的操作就是对其相应的目标对象（在主调函数中）的操作。

　（2）使用引用传递函数的参数，在内存中并没有产生实参的副本，它是直接对实参操作；而使用一般变量传递函

数的参数，当发生函数调用时，需要给 形参分配存储单元，形参变量是实参变量的副本；如果传递的是对象，还将调

用拷贝构造函数。因此，当参数传递的数据较大时，用引用比用一般变量传递参数的效 率和所占空间都好。

　（3）使用指针作为函数的参数虽然也能达到与使用引用的效果，但是，在被调函数中同样要给形参分配存储单

元，且需要重复使用"*指针变量名"的 形式进行运算，这很容易产生错误且程序的阅读性较差；另一方面，在主调函

数的调用点处，必须用变量的地址作为实参。而引用更容易使用，更清晰。

　　如果既要利用引用提高程序的效率，又要保护传递给函数的数据不在函数中被改变，就应使用常引用。

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

　要以引用返回函数值，则函数定义时要按以下格式：

类型标识符 &函数名（形参列表及类型说明）

{函数体}

　说明：

　（1）以引用返回函数值，定义函数时需要在函数名前加&

　（2）用引用返回一个函数值的最大好处是，在内存中不产生被返回值的副本。

【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.h>

float temp; //定义全局变量temp

float fn1(float r); //声明函数fn1

float &fn2(float r); //声明函数fn2

float fn1(float r) //定义函数fn1，它以返回值的方法返回函数值

{

　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); //第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

　cout<<a<<c<<d;

}

　　引用作为返回值，必须遵守以下规则：

（1）不能返回局部变量的引用。这条可以参照Effective C++[1]的Item 31。主要原因是局部变量会在函数返回

后被销毁，因此被返回的引用就成为了"无所指"的引用，程序会进入未知状态。

（2）不能返回函数内部new分配的内存的引用。这条可以参照Effective C++[1]的Item 31。虽然不存在局部变

量的被动销毁问题，可对于这种情况（返回函数内部new分配内存的引用），又面临其它尴尬局面。例如，被函数返

回的引用只是作为一 个临时变量出现，而没有被赋予一个实际的变量，那么这个引用所指向的空间（由new分配）就

无法释放，造成memory leak。

（3）可以返回类成员的引用，但最好是const。这条原则可以参照Effective C++[1]的Item 30。主要原因是当

对象的属性是与某种业务规则（business rule）相关联的时候，其赋值常常与某些其它属性或者对象的状态有关，因

此有必要将赋值操作封装在一个业务规则当中。如果其它对象可以获得该属性的非常 量引用（或指针），那么对该属

性的单纯赋值就会破坏业务规则的完整性。

（4）引用与一些操作符的重载：

　　流操作符<<和>>，这两个操作符常常希望被连续使用，例如：cout << "hello" << endl;　因此这两个操作符

的返回值应该是一个仍然支持这两个操作符的流引用。可选的其它方案包括：返回一个流对象和返回一个流对象指

针。但是对于返回 一个流对象，程序必须重新（拷贝）构造一个新的流对象，也就是说，连续的两个<<操作符实际

上是针对不同对象的！这无法让人接受。对于返回一 个流指针则不能连续使用<<操作符。因此，返回一个流对象引

用是惟一选择。这个唯一选择很关键，它说明了引用的重要性以及无可替代性，也许这 就是C++语言中引入引用这

个概念的原因吧。 赋值操作符=。这个操作符象流操作符一样，是可以连续使用的，例如：x = j = 10;或者

(x=10)=100;赋值操作符的返回值必须是一个左值，以便可以被继续赋值。因此引用成了这个操作符的惟一返回值选

择。

【例6】 测试用返回引用的函数值作为赋值表达式的左值。

#include <iostream.h>

int &put(int n);

int vals[10];

int error=-1;

void main()

{

      put(0)=10; //以put(0)函数值作为左值，等价于vals[0]=10;

      put(9)=20; //以put(9)函数值作为左值，等价于vals[9]=20;

      cout<<vals[0];

      cout<<vals[9];

}

int &put(int n)

{

      if (n>=0 && n<=9 ) return vals[n];
     else 

       { 

          cout<<"subscript error"; return error; 

       }
}

（5）在另外的一些操作符中，却千万不能返回引用：+-*/ 四则运算符。它们不能返回引用，Effective C++[1]的

Item23详细的讨论了这个问题。主要原因是这四个操作符没有side effect，因此，它们必须构造一个对象作为返回

值，可选的方案包括：返回一个对象、返回一个局部变量的引用，返回一个new分配的对象的引用、返回一 个静态对

象引用。根据前面提到的引用作为返回值的三个规则，第2、3两个方案都被否决了。静态对象的引用又因为((a+b) 

== (c+d))会永远为true而导致错误。所以可选的只剩下返回一个对象了。

　　

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。

引用和指针的对比（经常考*****）

★相同点：

●都是地址的概念；

指针指向一块内存，指针指向一块内存，它的内容是所指内存的地址，而引用则是某块内存的别名，既然是别名，那么在参数传递时，引用并不会产生对象的副本，对象无需复制，效率更高，以及在函数的返回值上，返回一个对象的引用有时也是必须的，尤其在某些运算符的重载上。

★不同点：

从概念上讲，指针(pointers)从本质上讲就是存放变量地址的一个变量，在逻辑上是独立的，它可以被改变，包括其所指向的地址的改变和其指向的地址中所存放的数据的改变。而引用(references)是一个别名，它在逻辑上不是独立的，它的存在具有依附性，所以引用必须在一开始就被初始化，而且其引用的对象在其整个生命周期中是不能被改变的，自始至终只能依附于同一个变量。总结为以下几点：

●指针是一个实体，而引用仅是个别名；

●引用只能在定义时被初始化一次，之后不可变，一旦一个引用被初始化为指向一个对象，就不能再指向其他对象，

而指针可以在任何时候指向任何一个同类型对象：引用“从一而终”，指针可以“见异思迁”；

●引用没有const ，指针有const ，const 的指针不可变；（具体指没有int& const a这种形式，而const int& a是有

的，  前者指引用本身即别名不可以改变，这是当然的，所以不需要这种形式，后者指引用所指的值不可以改变）；

●引用不能为空，指针可以为空；

●“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；

●指针和引用的自增(++) 运算意义不一样：引用自加改变变量的内容，指针自家改变指针指向；

有多级指针，但没有多级引用、没有NULL引用，但有NULL指针；

●引用是类型安全的，而指针不是 ( 引用比指针多了类型检查 )；

指针比引用更灵活，但是更危险。使用指针时一定要注意检查指针是否为空。指针所指向的地址释放以后最好置为

0，否则可能存在野指针的问题。

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；

引用的特点：

    1）一个变量可取多个别名；

    2）引用必须初始化；

    3）引用只能在初始化的时候引用一次，不能改变为再引用其他的变量；

　【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

　　引用的一个重要作用就是作为函数的参数。以前的C语言中函数参数传递是值传递，如果有大块数据作为参数传

递的时候，采用的方案往往是指针，因为 这样可以避免将整块数据全部压栈，可以提高程序的效率。但是现在

（C++中）又增加了一种同样有效率的选择（在某些特殊情况下又是必须的选择），就是引 用。

【例2】：

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; 

}

　　为在程序中调用该函数，则相应的主调函数的调用点处，直接以变量作为实参进行调用即可，而不需要实参变量

有任何的特殊要求。如：对应上面定义的swap函数，相应的主调函数可写为：

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。

由【例2】可看出：

　（1）传递引用给函数与传递指针的效果是一样的。这时，被调函数的形参就成为原来主调函数中的实参变量或对

象的一个别名来使用，所以在被调函数中对形参变量的操作就是对其相应的目标对象（在主调函数中）的操作。

　（2）使用引用传递函数的参数，在内存中并没有产生实参的副本，它是直接对实参操作；而使用一般变量传递函

数的参数，当发生函数调用时，需要给 形参分配存储单元，形参变量是实参变量的副本；如果传递的是对象，还将调

用拷贝构造函数。因此，当参数传递的数据较大时，用引用比用一般变量传递参数的效 率和所占空间都好。

　（3）使用指针作为函数的参数虽然也能达到与使用引用的效果，但是，在被调函数中同样要给形参分配存储单

元，且需要重复使用"*指针变量名"的 形式进行运算，这很容易产生错误且程序的阅读性较差；另一方面，在主调函

数的调用点处，必须用变量的地址作为实参。而引用更容易使用，更清晰。

　　如果既要利用引用提高程序的效率，又要保护传递给函数的数据不在函数中被改变，就应使用常引用。

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

　要以引用返回函数值，则函数定义时要按以下格式：

类型标识符 &函数名（形参列表及类型说明）

{函数体}

　说明：

　（1）以引用返回函数值，定义函数时需要在函数名前加&

　（2）用引用返回一个函数值的最大好处是，在内存中不产生被返回值的副本。

【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.h>

float temp; //定义全局变量temp

float fn1(float r); //声明函数fn1

float &fn2(float r); //声明函数fn2

float fn1(float r) //定义函数fn1，它以返回值的方法返回函数值

{

　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); //第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

　cout<<a<<c<<d;

}

　　引用作为返回值，必须遵守以下规则：

（1）不能返回局部变量的引用。这条可以参照Effective C++[1]的Item 31。主要原因是局部变量会在函数返回

后被销毁，因此被返回的引用就成为了"无所指"的引用，程序会进入未知状态。

（2）不能返回函数内部new分配的内存的引用。这条可以参照Effective C++[1]的Item 31。虽然不存在局部变

量的被动销毁问题，可对于这种情况（返回函数内部new分配内存的引用），又面临其它尴尬局面。例如，被函数返

回的引用只是作为一 个临时变量出现，而没有被赋予一个实际的变量，那么这个引用所指向的空间（由new分配）就

无法释放，造成memory leak。

（3）可以返回类成员的引用，但最好是const。这条原则可以参照Effective C++[1]的Item 30。主要原因是当

对象的属性是与某种业务规则（business rule）相关联的时候，其赋值常常与某些其它属性或者对象的状态有关，因

此有必要将赋值操作封装在一个业务规则当中。如果其它对象可以获得该属性的非常 量引用（或指针），那么对该属

性的单纯赋值就会破坏业务规则的完整性。

（4）引用与一些操作符的重载：

　　流操作符<<和>>，这两个操作符常常希望被连续使用，例如：cout << "hello" << endl;　因此这两个操作符

的返回值应该是一个仍然支持这两个操作符的流引用。可选的其它方案包括：返回一个流对象和返回一个流对象指

针。但是对于返回 一个流对象，程序必须重新（拷贝）构造一个新的流对象，也就是说，连续的两个<<操作符实际

上是针对不同对象的！这无法让人接受。对于返回一 个流指针则不能连续使用<<操作符。因此，返回一个流对象引

用是惟一选择。这个唯一选择很关键，它说明了引用的重要性以及无可替代性，也许这 就是C++语言中引入引用这

个概念的原因吧。 赋值操作符=。这个操作符象流操作符一样，是可以连续使用的，例如：x = j = 10;或者

(x=10)=100;赋值操作符的返回值必须是一个左值，以便可以被继续赋值。因此引用成了这个操作符的惟一返回值选

择。

【例6】 测试用返回引用的函数值作为赋值表达式的左值。

#include <iostream.h>

int &put(int n);

int vals[10];

int error=-1;

void main()

{

      put(0)=10; //以put(0)函数值作为左值，等价于vals[0]=10;

      put(9)=20; //以put(9)函数值作为左值，等价于vals[9]=20;

      cout<<vals[0];

      cout<<vals[9];

}

int &put(int n)

{

      if (n>=0 && n<=9 ) return vals[n];
     else 

       { 

          cout<<"subscript error"; return error; 

       }
}

（5）在另外的一些操作符中，却千万不能返回引用：+-*/ 四则运算符。它们不能返回引用，Effective C++[1]的

Item23详细的讨论了这个问题。主要原因是这四个操作符没有side effect，因此，它们必须构造一个对象作为返回

值，可选的方案包括：返回一个对象、返回一个局部变量的引用，返回一个new分配的对象的引用、返回一 个静态对

象引用。根据前面提到的引用作为返回值的三个规则，第2、3两个方案都被否决了。静态对象的引用又因为((a+b) 

== (c+d))会永远为true而导致错误。所以可选的只剩下返回一个对象了。

　　

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。

引用和指针的对比（经常考*****）

★相同点：

●都是地址的概念；

指针指向一块内存，指针指向一块内存，它的内容是所指内存的地址，而引用则是某块内存的别名，既然是别名，那么在参数传递时，引用并不会产生对象的副本，对象无需复制，效率更高，以及在函数的返回值上，返回一个对象的引用有时也是必须的，尤其在某些运算符的重载上。

★不同点：

从概念上讲，指针(pointers)从本质上讲就是存放变量地址的一个变量，在逻辑上是独立的，它可以被改变，包括其所指向的地址的改变和其指向的地址中所存放的数据的改变。而引用(references)是一个别名，它在逻辑上不是独立的，它的存在具有依附性，所以引用必须在一开始就被初始化，而且其引用的对象在其整个生命周期中是不能被改变的，自始至终只能依附于同一个变量。总结为以下几点：

●指针是一个实体，而引用仅是个别名；

●引用只能在定义时被初始化一次，之后不可变，一旦一个引用被初始化为指向一个对象，就不能再指向其他对象，

而指针可以在任何时候指向任何一个同类型对象：引用“从一而终”，指针可以“见异思迁”；

●引用没有const ，指针有const ，const 的指针不可变；（具体指没有int& const a这种形式，而const int& a是有

的，  前者指引用本身即别名不可以改变，这是当然的，所以不需要这种形式，后者指引用所指的值不可以改变）；

●引用不能为空，指针可以为空；

●“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；

●指针和引用的自增(++) 运算意义不一样：引用自加改变变量的内容，指针自家改变指针指向；

有多级指针，但没有多级引用、没有NULL引用，但有NULL指针；

●引用是类型安全的，而指针不是 ( 引用比指针多了类型检查 )；

指针比引用更灵活，但是更危险。使用指针时一定要注意检查指针是否为空。指针所指向的地址释放以后最好置为

0，否则可能存在野指针的问题。