C++ 引用与指针的区别

C++引入了一个概念：引用。

引用是变量的一个别名，通过这个别名和原来的名字都可以找到这份数据。

一个人的名字和绰号，表示同一个人。

1、引用和变量

<类型> &name = data;

引用必须在定义的时候初始化，后面不能再引用其他数据，类似于const。

例如下面的小程序：

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。

例如：int a[] = {1}; int &b[] = a;就会报错告诉我们不能使用数组的引用。

引用在定义的时候加&，使用的时候不用，加&表示地址。
不希望引用修改数据，就在前面加const；

const <类型>  &name =  data；或
<类型> const  &name =  data；

看下面的这个小程序：

这个时候定义了一个const int 的引用类型，在不使用指针的情况下，这个引用的数据是不能修改的，但就像上面的程序一样，我们可以使用指针指向r/rr的内存地址，强行进行修改，编译器也不会报错。加上volatile是因为在C++环境下，const类型在编译时不分配内存，而是将该变量放到编译器的符号表内，所以如果不加volatile告诉编译器这个值是善变的，不要进行优化，要到寄存器内取值，不然永远只是修改了寄存器内的const变量，而没有修改表中的变量值。

2。引用作为函数参数
用引用作为形参，调用时形参和实参就绑定在一起，指向同一份数据，如同C中的地址传递。
修改形参，实参也改变，不会出现C中数值传递的时候实参不改变。下面举一个最简单的交换两个数的例子：

void Swap(int &a, int &b)

{

  int temp = a;

  a = b;

  b = temp;

}

（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。s

（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。这在上面也已经讲过了。

另外看下面的小程序：

乍一看好像没什么问题，但编译的时候却会报错，说我们试图将一个const变量转换为非const变量。这是因为在C++中会把上面的foo（）临时变量看成const变量，下面的"helloworld"也是一样。所以才会产生这样的错误。

3、引用作为函数返回值。

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。

下面举一个例子：

其中temp是一个全局变量，第一个a得到是普通函数返回的全局变量计算的值。

第二个b是一个引用得到的是函数Increasing返回的全局变量的引用。

第三个c是一个整型变量得到的是Double返回的全局变量的引用，这在g++下都没有问题。

但是使用时还有以下几个注意点：

（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。

（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。

3、引用与多态

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。

4、引用的小总结

　　（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。