C++语法之引用

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C++ 引用

  • 引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。

注意点

  • 引用相当于是变量的别名（基本数据类型、枚举、结构体、类、指针、数组等，都可以有引用）
  • 对引用做计算，就是对引用所指向的变量做计算
  • 在定义的时候就必须初始化，一旦指向了某个变量，就不可以再改变，“从一而终”
  • 可以利用引用初始化另一个引用，相当于某个变量的多个别名
  • 不存在【引用的引用、指向引用的指针、引用数组】

例如

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int main(){
	 int age = 18;
 	 int &ref = age;
	 ref = 20;
	 cout << age << endl; //打印结果为 20
 }

上面的代码中修改ref也就相当于修改了age。

引用的本质

  • 引用的本质就是指针，只是编译器削弱了它的功能，所以引用就是弱化了的指针
    • 一个引用占用一个指针的大小

间接证明

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struct person {
   int age;
};

int main(){
    cout << "person size is " << sizeof(person) << endl;
}

在X86位架构下，上面的代码输入为 person size is 4
如果代码改成如下

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struct person {
   int &ref;
};

int main(){
    cout << "person size is " << sizeof(person) << endl;
}

在X86架构下，上面的代码输入为 person size is 8
而我们知道在X86架构下，指针类型占用字节为8。int 类型为占用4个字节。所以引用和指针占用字节数一样。

汇编证明

  • 如下使用指针的代码
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int main(){
   int age = 3;
   int *p = &age;
}

汇编代码如下

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_main:
push       rbp
mov        rbp, rsp
xor        eax, eax
mov        dword [rbp+var_4], 0x0
mov        dword [rbp+var_8], 0x3
lea        rcx, qword [rbp+var_8]
mov        qword [rbp+var_10], rcx
pop        rbp
ret
  • 把指针改成引用的代码
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int main(){
   int age = 3;
   int &ref = age;
}

汇编代码如下

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 _main:
push       rbp
mov        rbp, rsp
xor        eax, eax
mov        dword [rbp+var_4], 0x0
mov        dword [rbp+var_8], 0x3
lea        rcx, qword [rbp+var_8]
mov        qword [rbp+var_10], rcx
pop        rbp
ret

可发现，引用和指针的汇编代码完全一致。就说明最终转成机器码也是一样的。所以引用的本质就是指针。

常引用（Const Reference）

  • 引用可以被const修饰，这样就无法通过引用修改数据了，可以称为常引用
  • const必须写在&符号的左边，才能算是常引用

const引用的特点

  • 可以指向临时数据（常量、表达式、函数返回值等）
  • 可以指向不同类型的数据
  • 作为函数参数时（此规则也适用于const指针）
    • 可以接受const和非const实参（非const引用，只能接受非const实参）
    • 可以跟非const引用构成重载

当常引用指向了不同类型的数据时，会产生临时变量，即引用指向的并不是初始化时的那个变量

常引用指向相同类型的数据

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int a = 10;
const int &ref = a;
a = 12;
cout << "ref is " << ref << endl;

上面代码输出为12。其对应的汇编如下

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 push       rbp
 mov        rbp, rsp
 xor        eax, eax
 mov        dword [rbp+var_4], 0x0
 //10赋值给[rbp+var_8] 这个内存空间 也就是 变量a的地址
 mov        dword [rbp+var_8], 0xa

// a的地址赋值给引用ref
 lea        rcx, qword [rbp+var_8]
 mov        qword [rbp+var_10], rcx//

//把a的值改为12
 mov        dword [rbp+var_8], 0xc
 pop        rbp
 ret

常引用指向不同类型的数据

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int a = 10;
const long &ref = a;
a = 12;
cout << "ref is " << ref << endl;

上面代码输出为10。其对应的汇编如下，改变了a的值，并不能改变ref的值

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             _main:
 push       rbp
 mov        rbp, rsp
 xor        eax, eax
 mov        dword [rbp+var_4], 0x0

//10赋值给[rbp+var_8] 这个内存空间 也就是 变量a的地址
 mov        dword [rbp+var_8], 0xa

//增加一个中间变量地址为[rbp+var_18] 作为引用ref的地址
 movsxd     rcx, dword [rbp+var_8]
 mov        qword [rbp+var_18], rcx
 lea        rcx, qword [rbp+var_18]
 mov        qword [rbp+var_10], rcx

//把a的值改为12
 mov        dword [rbp+var_8], 0xc
 pop        rbp