C++的引用

“引用”即“别名”，即是某对象的另一个名字。引用的主要用途是为了描述函数的参数（就是形参）和返回值。特别是用于运算符的重载。

引用的定义格式：

类型& 引用名=变量名;

废话少说，看个例子：

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int i=9;
    int& ir=i;
    cout<<"i= "<<i<<"    "<<"ir="<<ir<<endl;
    ir=20;
    cout<<"i="<<i<<"    "<<"ir="<<ir<<endl;
    i=12;
    cout<<"i="<<i<<"    "<<"ir="<<ir<<endl;
    cout<<"&i:  "<<&i<<endl;
    cout<<"&ir:  "<<&ir<<endl;

    return 0;
}

这说明了引用和原来的那个变量指向的是同一个地址，也就是说引用其实是和指针是很相似的。

先说点注意事项，再说引用和指针的区别。

• 引用不是值，不占据存储空间
• 引用必须在声明的时候就初始化，否则编译会报错
• 引用可以视为隐式指针，但不分配空间
• 引用的初始值可以是一个变量，也可以是一个引用
• 引用一旦被初始化赋值后，不可以重新赋值
• 不可以有引用的引用，因为引用的变量的类型必须为一个已知类型，而不存在某种基本类型的引用类型。这个有点绕，举个栗子：

int b = 2;
    int &a=b;
    int &&ra = a;  // 这个是不行的

• 可以有指针变量的引用，不能有指向引用的指针，看下面代码，有点绕，慢慢理解吧。

int a=9;
  int *p;
  int *&rp = p;   // rp是指针变量的引用
  int &*ra = a;   // 这个是错的，ra是一个指向引用的指针

指针和引用的区别：

• 指针是一个变量，只不过它存储的内容是它所指向的变量的地址罢了，因此指针是有自己额外的存储单元的；然而引用却没有这个存储单元，引用只是一个别名，和原变量一模一样。
• 指针可以为空，也可以随意赋值；引用不可以为空，必须在声明时就给定初值，并且给定之后还不能改。
• 可以有多级指针；只能由一级引用。
• 指针和引用的自增（++）运算含义不同。
• ​​sizeof(指针)​​​得到的是指针变量的大小；​​sizeof(引用)​​得到的是被引用变量的大小。
• 还有就是想必大家都很熟悉的，单独定义一个函数来交换a和b变量的值，以前C语言里这个问题就牵扯出来传值和传址，而现在又多了一个传引用，下面放上两种写法，可以看出传引用写起来方便很多。

void zhizhen_swap(int *a, int *b)
{
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

void yinyong_swap(int &a, int &b)
{
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main()
{
    int a = 1, b = 2;
    zhizhen_swap(&a,&b);
    cout<<a<<"  "<<b<<endl;
    yinyong_swap(a,b);
    cout<<a<<"  "<<b<<endl;
    return 0;
}

引用参数相比于传值参数的优点有两点：

• 传值的话需要将所有参数复制一遍，如果传入的参数过大，那么会对内存造成比较大的不必要的消耗，而传引用的话就没有这个问题；
• 传引用的话可以让函数同时返回多个参数。这不是指可以return很多次，而是因为传引用的话，在函数中对参数的修改会直接影响到实参，这样就可以同时修改很多个实参的值了。

然后讲一下引用与const结合

不难理解，这里的意思就是，如果是const的引用，那么会先将想要引用的那个变量的值copy一份到一个临时变量中，并让这个引用指向这个临时内存。

其实下面代码中的后两行产生的效果是一样的。

int a = 5;
const int &b = a;
const int c = a;

更通俗点的话就看图吧：

最后讲一下函数返回值是引用的情况
这是一种很特殊也很神奇的方式，我们一般都是这样写的代码：​​​int a = func(xxx);​​​，即函数肯定是在右边，似乎很难想象这样的写法：​​func(xxx) = 6;​​​，但是如果返回值是引用，这个看似荒谬的写法却是成立的。
看如下代码：

int &add(int a,int b,int& sum)
{
    sum = a + b;
    return sum;
}

int main()
{
    int a=1, b=2,sum;

    add(a,b,sum);
    cout<<sum<<endl;       // 3
    cout<<"====="<<endl;
    add(a,b,sum) = 5;
    cout<<sum<<endl;        // 5

    return 0;
}

这是因为返回值是一个真真正正存在的能访问的变量啊，所以对返回值赋值就相当于对这个变量赋值，所以上述代码是正确的。

但是！如果上面代码中的 sum是在add函数内部定义的，这样就不行了，这是因为这样的话sum变量的作用域不够大，退出函数后他就被销毁了，所以这样的话理论上会返回一个随机值，但是，如果是简单的尝试，我们会发现它产生了一个类似把局部变量给全局化了的情况（当然这是不准确的，下面详述），直接看一下例子吧

看起来似乎这里就像把里面定义的那个​​sum​​​变量变成了一个全局变量，不然​​&s_sum​​​为什么会随着函数的调用而发生变化呢？
这就和C++的变量回收机制有关了，它回收的是那一个变量，但是并没有将那个变量原来所在的位置（这里指物理位置，即磁盘上的位置）上的数据清空或改变，上述代码在刚刚回收了这个变量后又立刻执行了这个函数，然后又马上声明了一个局部变量s_sum，这就让刚刚被释放的物理位置又重新被占用了，这是一个巧合，即如果中间执行了很多别的程序，让别的变量的地址占用了这一个地址，那么s_sum的值就会显露出它的随机性了（不是真的随机，而是没有意义了），因为s_sum它是指向那一个地址单元的，而这个例子中那个地址单元只不过刚好又被下一次执行的add函数中的temp变量所申请并占用了而已。