第5课 引用的本质分析

1.  引用的意义

(1)引用作为变量别名而存在,因此在一些场合可以代替指针

(2)引用相对于指针来说,具有更好的可读性实用性

      

        

2. 特殊的引用:const引用

(1)在C++中可以声明const引用

(2)const Type& name = var;   

(3)const引用变量拥有只读属性

      

(4)当使用常量对const引用进行初始化时C++编译器会为这个常量值分配空间,并将引用名作为这段空间的别名

但这样用常量对const引用初始化生成的是一个只读变量

        

【实例分析】引用的特殊意义  5-1.cpp

#include <stdio.h>

              

void Example()

{

    printf("Example:
");

 

    int a = 4;

    const int& b = a;//变量a的别名,const让变量b具有只读属性

    int* p = (int*)&b; //&b就是变量a的地址

 

    //b = 5;//非法,因为用const修饰的引用,其代表的变量是只读的

 

    *p = 5; //合法,修改变量a的值

 

    printf("a = %d
", a); //5;

    printf("b = %d
", b); //5

}

 

void Demo()

{

    printf("Demo:
");

 

    //const引用

    const int& c = 1; //引用本应是变量的别名。一般,常量是不分配内存的。当编译器看

                      //该行时,会为常量1分配内存,并让b作为这段空间的别名。

 

    int* p = (int*)&c;

 

    //c = 5;//非法,因为const修饰,c是只读的

 

    *p = 5;//合法,通过指针访问内存

 

    printf("c = %d
", c); //5

 

    printf("
", c); //5

 

    //const修饰变量:注意与const引用的区别

    const int a = 1;  

    p = (int*)&a; //遇到&a才为常量分配内存

 

    //a = 5;//非法,因为const修饰,a是只读的

 

    *p = 5;//合法,通过指针访问内存

 

    printf("a = %d
", a); //1,编译器看到a直接从符号表读其值(1)

    printf("*p = %d
",*p); //5

}

 

int main()

{

    Example();

   

    printf("
");

 

    Demo();

 

    return 0;    

}

运行结果:

  

3. 引用的本质

(1)引用C++中的内部实现是一个指针常量,因此引用占用的空间大小指针相同

         

(2)从使用的角度引用只是一个别名C++为了实用性隐藏引用存储空间这一细节

  ①在编译过程中,编译器看到int& a的声明就会转换int* const a;

  ②看到使用引用时,转换*a,如此隐藏了使用指针的事实

【编程实验】引用的思考  5-2.cpp

#include <stdio.h>

 

struct TRef

{

    char& r; //引用的本质是指针常量,因此会分配4字节的空间,相当于char* const r;

};

 

 

 

int main()

{

    char c = 'c';

    char& rc = c;

    TRef ref = {c};

 

    printf("sizeof(char&) = %d
",sizeof(char&));//1,char型变量别名,大小为1

    printf("sizeof(rc) = %d
",sizeof(rc));      //1,变量c的别名,大小为1

 

    printf("sizeof(TRef) = %d
",sizeof(TRef));  //结构体内有个引用,本质为指针,占4字节

    printf("sizeof(ref.r)= %d
",sizeof(ref.r)); //1,char型变量的别名,大小为1

 

 

    return 0;    

}

运行结果:

  

【编程实验】引用的存储空间  5-3.cpp

#include <stdio.h>

 

struct TRef

{

    char* before; //4字节

    char& ref;//4字节,本质是指针常量,会分配4字节的空间,相当于char* const ref;

    char* after;//4字节
};

 
int main()

{

    char a = 'a';

    char& b = a;

    char c ='c';

 

    TRef r = {&a, b, &c};

 

    printf("sizeof(r) = %d
", sizeof(r));               //12

    printf("sizeof(r.before) = %d
", sizeof(r.before)); //4

    printf("sizeof(r.after)  = %d
", sizeof(r.after));  //4

    printf("&r.before = %p
", &r.before);

    printf("&r.after  = %p
", &r.after); //after和before相差8个字节,中间隔了个b引用所占用的空间

 

    return 0;    

}

运行结果:

  

4. 引用的意义:C++中的引用旨在大多数的情况下代替指针

(1)功能性引用在大多数情况下代替指针,可以满足多数需要使用指针的场合

(2)安全性:可以避开由于指针操作不当带来的内存错误

(3)操作性简单易用,又不失功能强大

【实例分析】函数返回引用  5-4.cpp

#include <stdio.h>

 

int& demo()

{

    int d = 0;

 

    printf("demo: d = %d
", d); //输出0

 

    return d;//返回局部变量的引用,危险

}

 

int& func()

{

    static int s = 0;

    printf("func: s = %d
", s);//输出0

 

    return s; //合法,返回的是静态局部变量(位于全局存储区中的)

}
 

int main()

{

    int& rd = demo();

    int& rs = func();

 

    printf("
");

    printf("main: rd = %d
", rd);//垃圾数值

    printf("main: rs = %d
", rs);//0,返回全局存储区中的s

    printf("
");

 

    return 0;    

}

运用结果:

  

5. 小结

(1)引用作为变量别名而存在,旨在代替指针

(2)const引用可以使得变量具有只读属性

(3)引用在编译器内部使用指针常量实现,其最终本质为指针

(4)引用可以尽可能的避开内存错误

原文地址:https://www.cnblogs.com/hoiday/p/10087892.html