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引用是C++引入的新語(yǔ)言特性，是Ｃ＋＋常用的一個(gè)重要內(nèi)容之一。在網(wǎng)上查了些資料后，在這我希望能用過(guò)一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用來(lái)對(duì)引用進(jìn)行分析。

引用的定義：

引用就是某一變量（目標(biāo)）的一個(gè)別名，對(duì)引用的操作與對(duì)變量直接操作完全一樣。

引用的聲明：

類(lèi)型標(biāo)示符�。σ�用名＝目標(biāo)變量名

例如： 
        int a;
        int &b=a;

在這里定義了b為a的引用，通過(guò)這樣的引用，a和b表示同一對(duì)象。在這要特別的強(qiáng)調(diào)的是引用并不產(chǎn)生對(duì)象的副本，僅僅是對(duì)象的同義詞。&不是求址運(yùn)算，只是一個(gè)標(biāo)識(shí)符，表示定義的是一個(gè)類(lèi)型標(biāo)識(shí)符型的一個(gè)變量的引用。

引用的規(guī)則： 
        （1）引用被創(chuàng)建的同時(shí)必須被初始化（指針則可以在任何時(shí)候被初始化）。 
        （2）不能有NULL引用，引用必須與合法的存儲(chǔ)單元關(guān)聯(lián)（指針則可以是NULL）。 
        （3）一旦引用被初始化，就不能改變引用的關(guān)系（指針則可以隨時(shí)改變所指的對(duì)象）。 
        （4）聲明一個(gè)引用，不是定義一個(gè)變量，它只表示該引用名是目標(biāo)變量的一個(gè)別名，所以它本身不是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此引用本身不占存儲(chǔ)單元，系統(tǒng)也不給引用分配存儲(chǔ)單元。所以對(duì)引用求地址，就是對(duì)目標(biāo)變量求地址。 
        （5）不能建立數(shù)組的引用。因?yàn)閿?shù)組是一個(gè)由若干元素組成的集合，所以沒(méi)有辦法建立一個(gè)數(shù)組的別名。

引用的主要功能： 
        （1）傳遞函數(shù)的參數(shù)

與C語(yǔ)言不同，C++語(yǔ)言中，函數(shù)的參數(shù)和返回值的傳遞方式除了有值傳遞、指針傳遞還有引用傳遞。在Ｃ語(yǔ)言中如果有大塊數(shù)據(jù)作為參數(shù)傳遞的時(shí)候，采用的方案往往是指針，因?yàn)檫@樣可以避免將整塊數(shù)據(jù)全部壓棧，從而提高效率。而在Ｃ＋＋中，它提供了一種提高程序效率的方法，就是引用。

void swap(int *p,int *q)
        {
                int temp;
                temp = *p;
                *p=*q;
                *q=temp;
        }

在C++中我們就可以改善我們的程序，寫(xiě)成：

void swap(int &p,int &q)
        {
                int temp;
                temp = p;
                p=q;
                q=temp;
        }

這個(gè)時(shí)候我們寫(xiě)主函數(shù)的時(shí)候就不用再寫(xiě)成swap(&a,&b)直接寫(xiě)成swap(a,b)。

從例子中我們可以看出：

（1）傳遞引用給函數(shù)與傳遞指針的效果是一樣的。這時(shí)，被調(diào)函數(shù)的形參就成為原來(lái)主調(diào)函數(shù)中的實(shí)參變量或?qū)ο蟮囊粋�(gè)別名來(lái)使用，所以在被調(diào)函數(shù)中對(duì)形參變量的操作就是對(duì)其相應(yīng)的目標(biāo)對(duì)象（在主調(diào)函數(shù)中）的操作。

（2）使用引用傳遞函數(shù)的參數(shù)，在內(nèi)存中并沒(méi)有產(chǎn)生實(shí)參的副本，它是直接對(duì)實(shí)參操作；而使用一般變量傳遞函數(shù)的參數(shù)，當(dāng)發(fā)生函數(shù)調(diào)用時(shí)，需要給形參分配存儲(chǔ)單元，形參變量是實(shí)參變量的副本；如果傳遞的是對(duì)象，還將調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。因此，當(dāng)參數(shù)傳遞的數(shù)據(jù)較大時(shí)，用引用比用一般變量傳遞參數(shù)的效率和所占空間都好。

（3）使用指針作為函數(shù)的參數(shù)雖然也能達(dá)到與使用引用的效果，但是，在被調(diào)函數(shù)中同樣要給形參分配存儲(chǔ)單元，且需要重復(fù)使用"*指針變量名"的形式進(jìn)行運(yùn)算，這很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤且程序的閱讀性較差；另一方面，在主調(diào)函數(shù)的調(diào)用點(diǎn)處，必須用變量的地址作為實(shí)參。而引用更容易使用，更清晰。

如果既要利用引用提高程序的效率，又要保護(hù)傳遞給函數(shù)的數(shù)據(jù)不在函數(shù)中被改變，就應(yīng)使用常引用。

在這就得弄明白c++中引用和指針的區(qū)別：

（a）非空區(qū)別。在任何情況下都不能使用指向空值的引用。一個(gè)引用必須總是指向某些對(duì)象。因此如果你使用一個(gè)變量并讓他指向一個(gè)對(duì)象，但是該變量在某些時(shí)候也可能不指向任何對(duì)象，這是你應(yīng)該把變量聲明為指針，因?yàn)檫@樣你可以賦予空值給該變量。相反，如果變量肯定指向一個(gè)對(duì)象，例如你的設(shè)計(jì)不允許變量為空，這時(shí)你就可以把變量聲明為引用。不存在指向空值得引用這個(gè)事實(shí)意味著使用引用的代碼效率比使用指針要高。

（b）合法性區(qū)別。在使用引用之前不需要測(cè)試它的合法性。相反，指針則應(yīng)該總是被測(cè)試，防止其為空。

（c）可修改區(qū)別。指針與引用的另一個(gè)重要的不同是指針可以被重新賦值以指向另一個(gè)不同的對(duì)象。但是引用則是總是指向在初始化時(shí)被指定的對(duì)象，以后不能改變，但是指定的對(duì)象其內(nèi)容可以改變。

（d）應(yīng)用區(qū)別�？偟膩�(lái)說(shuō)，在以下情況下你應(yīng)該使用指針：一是你考慮到存在不指向任何對(duì)象對(duì)象的可能（在這種情況下，你能夠設(shè)置指針為空），二是你需要能夠在不同的時(shí)刻指向不同的對(duì)象（在這種情況下，你能改變指針的指向）。如果總是指向一個(gè)對(duì)象并且一旦指向一個(gè)對(duì)象后就不會(huì)改變指向，那么你應(yīng)該使用引用。

（2）返回值。

要以引用返回函數(shù)值，則函數(shù)定義時(shí)要按以下格式：

類(lèi)型標(biāo)識(shí)符 &函數(shù)名（形參列表及類(lèi)型說(shuō)明）

{函數(shù)體}

看下面這個(gè)程序：

定義了一個(gè)普通的函數(shù)fn1（它用返回值的方法返回函數(shù)值），另外一個(gè)函數(shù)fn2，它以引用的方法返回函數(shù)值。

#include <iostream.h>
        float temp; //定義全局變量temp
        float fn1(float r); //聲明函數(shù)fn1
        float &fn2(float r); //聲明函數(shù)fn2
        float fn1(float r) //定義函數(shù)fn1，它以返回值的方法返回函數(shù)值
        { 
                  temp=(float)(r*r*3.14); 
                  return temp; 
        }
        float &fn2(float r) //定義函數(shù)fn2，它以引用方式返回函數(shù)值 
        { 
                  temp=(float)(r*r*3.14); 
                  return temp; 
        } 
        void main() //主函數(shù) 
        { 
                  float a=fn1(10.0); //第1種情況，系統(tǒng)生成要返回值的副本（即臨時(shí)變量）
                  float &b=fn1(10.0); //第2種情況，可能會(huì)出錯(cuò)（不同 C++系統(tǒng)有不同規(guī)定），不能從被調(diào)函數(shù)中返回一個(gè)臨時(shí)變量或局部變量的引用 
                  float c=fn2(10.0); //第3種情況，系統(tǒng)不生成返回值的副本，可以從被調(diào)函數(shù)中返回一個(gè)全局變量的引用 
                  float &d=fn2(10.0); //第4種情況，系統(tǒng)不生成返回值的副本，可以從被調(diào)函數(shù)中返回一個(gè)全局變量的引用 
                  cout<<a<<c<<d; 
        }

引用作為返回值，必須遵守以下規(guī)則：

（1）不能返回局部變量的引用。

例如：float &b=fn1(10.0); 主要原因是局部變量會(huì)在函數(shù)返回后被銷(xiāo)毀，因此被返回的引用就成為了"無(wú)所指"的引用，程序會(huì)進(jìn)入未知狀態(tài)。

（2）不能返回函數(shù)內(nèi)部new分配的內(nèi)存的引用。雖然不存在局部變量的被動(dòng)銷(xiāo)毀問(wèn)題，可對(duì)于這種情況（返回函數(shù)內(nèi)部new分配內(nèi)存的引用），又面臨其它尷尬局面。例如，被函數(shù)返回的引用只是作為一個(gè)臨時(shí)變量出現(xiàn)，而沒(méi)有被賦予一個(gè)實(shí)際的變量，那么這個(gè)引用所指向的空間（由new分配）就無(wú)法釋放，造成memory leak。

（3）可以返回類(lèi)成員的引用，但好是const。主要原因是當(dāng)對(duì)象的屬性是與某種業(yè)務(wù)規(guī)則（business rule）相關(guān)聯(lián)的時(shí)候，其賦值常常與某些其它屬性或者對(duì)象的狀態(tài)有關(guān)，因此有必要將賦值操作封裝在一個(gè)業(yè)務(wù)規(guī)則當(dāng)中。如果其它對(duì)象可以獲得該屬性的非常量引用（或指針），那么對(duì)該屬性的單純賦值就會(huì)破壞業(yè)務(wù)規(guī)則的完整性。

（4）引用與一些操作符的重載：

流操作符<<和>>，這兩個(gè)操作符常常希望被連續(xù)使用，例如：cout << "hello" << endl; 因此這兩個(gè)操作符的返回值應(yīng)該是一個(gè)仍然支持這兩個(gè)操作符的流引用�？蛇x的其它方案包括：返回一個(gè)流對(duì)象和返回一個(gè)流對(duì)象指針。但是對(duì)于返回一個(gè)流對(duì)象，程序必須重新（拷貝）構(gòu)造一個(gè)新的流對(duì)象，也就是說(shuō)，連續(xù)的兩個(gè)<<操作符實(shí)際上是針對(duì)不同對(duì)象的！這無(wú)法讓人接受。對(duì)于返回一個(gè)流指針則不能連續(xù)使用<<操作符。因此，返回一個(gè)流對(duì)象引用是惟一選擇。這個(gè)唯一選擇很關(guān)鍵，它說(shuō)明了引用的重要性以及無(wú)可替代性，也許這就是C++語(yǔ)言中引入引用這個(gè)概念的原因吧。 賦值操作符=。這個(gè)操作符象流操作符一樣，是可以連續(xù)使用的，例如：x = j = 10;或者(x=10)=100;賦值操作符的返回值必須是一個(gè)左值，以便可以被繼續(xù)賦值。因此引用成了這個(gè)操作符的惟一返回值選擇。

（5）在另外的一些操作符中，卻千萬(wàn)不能返回引用：+-*/ 四則運(yùn)算符。主要原因是這四個(gè)操作符沒(méi)有side effect，因此，它們必須構(gòu)造一個(gè)對(duì)象作為返回值，可選的方案包括：返回一個(gè)對(duì)象、返回一個(gè)局部變量的引用，返回一個(gè)new分配的對(duì)象的引用、返回一個(gè)靜態(tài)對(duì)象引用。根據(jù)前面提到的引用作為返回值的三個(gè)規(guī)則，第2、3兩個(gè)方案都被否決了。靜態(tài)對(duì)象的引用又因?yàn)?(a+b) == (c+d))會(huì)永遠(yuǎn)為true而導(dǎo)致錯(cuò)誤。所以可選的只剩下返回一個(gè)對(duì)象了。

\引用的總結(jié)

（1）在引用的使用中，單純給某個(gè)變量取個(gè)別名是毫無(wú)意義的，引用的目的主要用于在函數(shù)參數(shù)傳遞中，解決大塊數(shù)據(jù)或?qū)ο蟮膫鬟f效率和空間不如意的問(wèn)題。

（2）用引用傳遞函數(shù)的參數(shù)，能保證參數(shù)傳遞中不產(chǎn)生副本，提高傳遞的效率，且通過(guò)const的使用，保證了引用傳遞的安全性。

（3）引用與指針的區(qū)別是，指針通過(guò)某個(gè)指針變量指向一個(gè)對(duì)象后，對(duì)它所指向的變量間接操作。程序中使用指針，程序的可讀性差；而引用本身就是目標(biāo)變量的別名，對(duì)引用的操作就是對(duì)目標(biāo)變量的操作。

（4）使用引用的時(shí)機(jī)。流操作符<<和>>、賦值操作符=的返回值、拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)、賦值操作符=的參數(shù)、其它情況都推薦使用引用。