引用和指针

引用（reference）是c++对c语言的重要扩充。引用就是某一已存在变量（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；

假若有一变量a，想给它起一别名，可以这样写：

int  a; //定义a是整形变量int  &b = a; //声明b是a的引用

以上语句声明了b是a的引用，即b是的别名，经过这样声明后，a或b作用相同，代表同一变量。

注意：

（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。

int a=2,int &ra=a;

a为目标原名称，ra为目标引用名。给ra赋值：ra=1; 等价于 a=1;

（5）对引用求地址，就是对目标变量求地址。&ra与&a相等。即我们常说引用名是目标变量名的一个别名。别名一词好像是说引用不占据任何内存空间。但是编译器在一般将其实现为const指针，即指向位置不可变的指针。即引用实际上与一般指针同样占用内存。

（6）不能建立引用的数组。因为数组是一个由若干个元素所组成的集合，所以无法建立一个由引用组成的集合。但是可以建立数组的引用.

例如： int& ref [3]= {2,3,5};//声明ref引用的数组错误

但是可以这样写:

const int (&ref)[3] ={2,3,5}; //gcc编译的时候加上选项 -std=c++0x    ref[0] = 35; //错误

为什么要加上const ,因为{2,3,5}此时是个字面值数组,是保存在代码段里,只读的属性,如果不加,编译错误,而且后面对ref[0]的赋值也不会成功.

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。

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。

（7）一个变量可以有多个引用，但是一个引用只能有一个变量。

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。

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];//集合中的元素，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 Setoperator *(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      //friendSetoperator*(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...}

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】：

void Test{         int a ;      const int &ra=a;      ra=1; //错误,const修饰不可改      a=1; //正确}

【例】：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 。

#include <iostream>using namespace std;int& fun(int& a){      a++;      return a;} //把a返回引用函数,也就是说这个fun()就是a的别名int main(){      int b =10;      fun(b); //同理,fun(b)就是b自增后的b的别名      cout << b <<endl;      return 0;}

【例】：

void Test{       const int a = 10;       int &b = a; //错误。如果引用成功，可通过a修改成功，而原题是const修饰b,是不可修改的。       const  int &b = a; // 正确       const int &c = 10; //正确，表示10不可修改}

【例】：

void Test{       double a = 10.34;       const int &b = a; //正确，       a = 23.13;}      // b = 12;      //如果b是a得引用（两者类型相同），则两者使用同一空间，但事实上b并不是a得引用，因为两者有不同的空间，借助一段未命名空间过度，临时变量有常性，所以要加上const修饰。

【例】：数组引用

void Test{       int a[10];       int (&ra) [10] = a;       int (&ra) [9] = a; // 错误，两者类型相同，不可引用       a [0] = 10;       ra[1] = 20;}

        引用返回值

不要返回栈内存引用

方法：（1）创建全局变量

           （2）

FunTest(&a){       int a = 10;       return a;}

         保证返回值生命周期比函数生命周期长

int & FunTest(){       int ret = 10;       return ret;}int main(){        int &r = FunTest();        printf("%d\n", r);        printf("%d\n", r);} // 10    随机值    //第一次调用时，回来就销毁ret, 重新创建栈帧， 第二次打印出随机值

引用和多态

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。

【例】：

class A

{};

class B

{

public A{……}

};

B b;

A &Ref = b; // 用派生类对象初始化基类对象的引用

Ref 只能用来访问派生类对象中从基类继承下来的成员，是基类引用指向派生类。如果A类中定义有虚函数，并且在B类中重写了这个虚函数，就可以通过Ref产生多态效果。

       指针和引用的区别

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;//定义了一个整形变量和一个指针变量p，p的值是a存储单元的地址。    int a=1;int &b=a;//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)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）

(3)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；

(4)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。

(5)"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；

(6)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;    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会是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