c++ 引用的分析

在一般教材里面，我们会说引用是变量的别名，另外在 c++ primer 5里面说到引用的时候，说引用不是对象，不能对它进行取地址。但是我们来看看下面代码的分析：

 1 #include <iostream>
 2 
 3 int main(int argc, char* argv[])
 4 {
 5     int i = 90;
 6     int &qi = i;
 7     int *pqi = &(&qi);
 8     int *pi = &i;
 9 
10     return 0;
11 }

汇编结果：

 1 #include <iostream>
 2 
 3 int main(int argc, char* argv[])
 4 {
 5 00BC4350  push        ebp  
 6 00BC4351  mov         ebp,esp  
 7 00BC4353  sub         esp,0F0h  
 8 00BC4359  push        ebx  
 9 00BC435A  push        esi  
10 00BC435B  push        edi  
11 00BC435C  lea         edi,[ebp-0F0h]  
12 00BC4362  mov         ecx,3Ch  
13 00BC4367  mov         eax,0CCCCCCCCh  
14 00BC436C  rep stos    dword ptr es:[edi]  
15     int i = 90;
16 00BC436E  mov         dword ptr [i],5Ah  // wc: 将90 保存到 i 的内存单元 
17     int &qi = i;
18 00BC4375  lea         eax,[i]  
19 00BC4378  mov         dword ptr [qi],eax  // wc: 将 i 的地址保存到 qi 的内存单元，这里可以说明引用也是有自己的内存空间的，
20                                           // wc: 它用来保存所绑定的对象的地址
21     int *pqi = &qi;
22 00BC437B  mov         eax,dword ptr [qi]
23 00BC437E  mov         dword ptr [pqi],eax  // wc: 这里是将引用取地址给一个指针，我们可以看到，实际上是将 qi 内存单元里的值保存到 pqi 的内存单元，
24                                            // wc: 那么也就说，对一个引用取地址实际上是对其取值，取出它保存的所绑定对象的地址
25                                            // wc: 这也就说明了为什么对一个引用取地址得到的是指向其所绑定对象
26     int *pi = &i;
27 00BC4381  lea         eax,[i]  
28 00BC4384  mov         dword ptr [pi],eax  // wc: 将 i 的地址保存到 pi 的内存单元，这个是一般的对一个对象取地址
29 
30     return 0;
31 00BC4387  xor         eax,eax  
32 }

这么来说，引用的内部实现可能是常量指针，这样引用就是一个可以被自动解引用的指针。

表达式 int &qi = i; 将会被编译器转化成 int *const qi = &i; 而引用之所以要初始化是因为 const 类型变量必须初始化，这个指针也必须指向。我们还可以以另外一个程序来证明：

 1  #include <iostream>                                       
 2  using namespace std;                                      
 3                                                            
 4  struct Tq {                                               
 5     int &i;                                                
 6     double &j;                                             
 7  };                                                        
 8                                                            
 9  int main(int argc, char* argv[])                          
10  {                                                         
11     ┊int *ptr;                                             
12     ┊cout << "size of pointer: " << sizeof(ptr) << endl;                                                                                                                                                    
13     ┊cout << "size of Tq: " << sizeof(Tq) << endl;         
14                                                            
15     ┊   return 0;                                          
16                                                            
17  }

运行结果：

size of pointer: 8

size of Tq: 16

可以看出，两个引用其实就是两个指针。而不是像书上说的引用不是对象。

以上的结果都说明，引用其实就是一个指针，基于引用一定要初始化和不能改变绑定，引用的实现应该是 const pointer，它是一个被自动解引用的指针，它的一系列引用操作由编译器来保证。