C++的一般引用及其数组引用

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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；

【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。
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;

C++数组引用 

1 .在C++中可以定义数组的引用，用以解决C中无法解决的“数组降价”问题，我们先来看看什么是“数组降价”，先看如下代码：

 …
void Test( char array[20] )
{
     cout << sizeof(array) << endl; // 输出 4
}

char array[20] = { 0 };
cout << sizeof(array) << endl; // 输出 20Test( array );
…

    我们看到，对于同样的数组array，一个输出4，另一个输出20.这是因为void Test（ char array[20] ） 中的array被降阶处理了，void Test（ char array[20] ） 等同于 void Test（ char array[] ） 也等同于void Test（ char* const array ） 如果你原意，它甚至等同于void Test（ char array[999] ）

    也就是说

 void Test( char array[20] )

{

     cout << sizeof(array) << endl;
     
}

被降成

void Test( char* const array )

{

     cout << sizeof(array) << endl; // 既然是char*，当然输出4
     
}

    这样以来，我们在函数声明中的数组大小限制是无效的，声明 void Test（ char array[20] ） 并不能保证一定会接收到一个大小20的数组，即任何 char[] 都会被降价为 char* ，这样就增加了程序出错的可能性。要解决这样一个问题，我们可以用C++的数组引用作为参数，看以下代码：

 …
void Test( char (&array)[20] )//是不是很像 char *p[20] 和 char (*p)[20] 的区别？
{
     cout << sizeof(array) << endl;
}

char array[20] = { 0 };
cout << sizeof(array) << endl;
Test( array );
…

    这样 Test 函数就只能接收大小为 20 的 char[]，看如下代码：
 …
char array1[10] = { 0 };
char array2[20] = { 0 };
Test(array1);//Error：实参不是大小为 10 的 char[]Test(array2);//OK
…

    在 C++ 中，单纯的用数组的引用可以直接传递数组名，因为它将数组的大小已在形参里提供了信息。但是这样一来我们只能固定数组的大小来用这个函数了。用模板加数组的引用可以解决这个问题，看如下代码：
template …
void Test(int (&array)[sz])
{
    for (int i = 0; i < sz; ++i)
         cout << array[i] << endl;
}int a[2] = { 0 }, b[15] = { 0 };Test(a);//OKTest(b);//OK
…

    只可惜任何事情都不会太完美，使用模板后确实可以使同一函数能够处理大小不同的数组了，扩大了函数的适用范围。但是这样定义的函数仍然存在着下述缺点：

    1. 模板最终是要实例化的，所以调用多少个不同长度的数组，就要产生这个函数的多少份实例代码。而传统方式的函数只有一份实例，与函数的调用次数无关。

    2. 不能应用于在编译期间数组的大小尚未确定的情况，这也使这个模板函数的适用范围受到限制。

    3. 这样写的函数显然不能用指针变量作为函数的参数，因此不能用这个函数处理动态分配的内存区域。