本文目标

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通过本文我将同各位看博客的朋友共同总结一下C++中的引用，从以下4个点进行总结：

简单了解引用
引用场景实例
对比指针和引用
引用实现原理

本文使用代码：github地址

1. 简单了解引用

引用的含义

简单来说，引用就是给变量取一个别名。
就像一个人可以有多种称呼，对于父母来说，应该称之为儿子，对于爷爷奶奶辈来说，应称之为孙子或者外孙，这很好理解。

引用的格式

类型& 引用变量名 = 已定义变量名

引用的特点

一个变量可以有多个别名(就好像一个人可以有多个称呼)
引用必须初始化（对比人的称呼，一个称呼当然要对应到人才有用）
引用只能在初始化时引用一次，之后不能改变所指对象（就好像你是你爷爷奶奶的孙子，不可能变成别人的孙子）

void test1()
{
    //我习惯于int和&放在一起，也有喜欢&和变量名放在一起的，这无伤大雅，都可以
    int a = 10;
    int* p = &a;
    int& b = a;

    cout << "a.value:" << a << endl;
    cout << "b.value:" << b << endl;

    cout << "a.address:" << &a << endl;
    cout << "b.address:" << &b << endl;

    a += 5;

    //输出一下a和b发现a改变，b也改变了
    cout << "a.value:" << a << endl;
    cout << "b.value:" << b << endl;
}

运行结果：

2. 引用场景实例

const引用

const作为关键字和引用在一起表示这个变量不能被改变，只能读不能写。
如果原来的变量不是const的变量，相当于引用变量的权限缩小了，但是原变量的权限不受影响，这和const int*很类似

这里需要注意的便是引用时的权限变化（只能缩小权限不能扩大）和引用常量时必须注意常量具有常属性（其实和前面一点一样）

额外了解一下double到int类型的引用，但是这个应该是没人去这么做的。

void test2()
{
    int d1 = 10;
    const int& d2 = d1;

    d1 += 5;
    //d2 += 5; 此句非法，b没有权限修改a

    const int d3 = 10;
    //int& d4 = d3; 非法，权限只能缩小不能放大

    const int& d5 = 5;//合法，因为常量也有空间，但是常量不能修改，所以必须有const

    double d6 = 1.5;
    //int& d7 = d6; 非法，由于在引用时类型不同，需要转换，d6转换为临时变量，具有常属性，不能引用
    const int& d8 = d6;//理由同d5一致
}

引用传参

普通传参

c语言中函数参数传参为非引用传值的方式，会生成局部临时变量接收实参的值。
说白了就是我传一个数组，函数执行的话在一开始就需要再弄一块空间把原数组拷贝过来，用完这个临时数组就不在了，改变的是临时数组，自然不会影响到原数组。
简单举个值传参的例子：

void swap(int left, int right)
{
    //这个函数很明显是不能完成交换数据的任务的
    //交换只是把临时变量给换了
    int temp = left;
    temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}

引用传参

起个名再传吧，要交换的数据一个叫left一个叫right，反正是原数据的别名，改动会影响到原数据，就达到了交换的效果。

void swap(int& left, int& right)
{
    //虽然代码一样但是传参用的引用，能够交换两数
    int temp = left;
    temp = left;
    left = right;
    right = temp;
}

常引用传参

如果不想改变参数内部的值，那就用const

这里注意一下引用不能引用数组，但是可以引用vector模板

int getNumber(const vector<int> arr)
{
    return arr.back();
}

指针传参

void swap(int *left, int *right)
{
    int temp = *left;
    temp = *left;
    *left = *right;
    *right = temp;
}

引用返回值

错误的引用返回值

下面有一个例子，虽然他并不会报任何错误，但是我们要知道这种方式是错误的。

由于ret是在Add函数内部定义的，他的作用域在Add函数内，出了Add函数，ret对应的空间就被释放，不再是属于ret了，他可以被分配给任何一个变量（这个和栈帧的创建与销毁有关，关于栈帧可以看我的另一篇博客），所以如果返回ret的引用，显然是错误的，如果这块空间被别的变量占有，那么这个新的变量更改值得话，将会导致不可预知的错误。

int& add(int a, int b)//引用返回值
{
    int ret = a + b；
    return ret;
}

int addNormal(int a, int b)//普通的值返回方式
{
    int ret = a + b;
    return ret;
}

错误的引用返回值方式汇编
错误返回方式
普通的值返回
普通值返回
从两张图中可以对比出来，普通的值返回返回的是一个值，而引用返回返回的是地址，也就是说这个地址如果返回，那么地址对应的变量一定需要存在那么返回才有意义，不然这个地址都不知道是谁的，返回意义何在

举个例子，好比每个班级里面都有一个班长，但是前任班长被撤职了，新班长都没选出来，叫班长是叫谁呢？

正确的返回值引用方式

只有当变量在出了作用域依旧存在时，可以使用引用返回值，例如具有static属性的变量以及传参时是引用传入的变量作为返回值返回。

int& getMaxiumNum(int& a, int& b)
{
    //返回a和b中的较大值，由于a和b是参数引用传入的，所以可以作为引用返回值返回
    return a > b ? a : b;
}

引用返回值小结

不要返回一个临时变量；
如果返回对象出了函数作用域仍存在，则最好用引用返回，因为效率更高

为啥效率更高，这里偷个懒，可以通过系统函数GetTickCount()来比较调用函数经过的时间，这里就不写了啊，有兴趣的朋友可以自己试试。

3. 对比指针和引用

引用和指针的区别与联系（重点，笔试常考）

引用在定义的时候就必须初始化，且初始化之后不能指向其他变量，
指针可以在后续过程中指向别的变量，只要有需要随时可以变
引用必须指向有效变量，
指针可以为空
sizeof引用的变量，得到大小为变量的大小，
sizeof指针变量，得到的的大小为指针的大小（32位下为4字节）
引用++如果为int是值++，
指针++为跳过当前变量的大小，指向下一个相同类型变量的位置
相对而言，指针比引用更灵活，可以说是缺点也可以说是优点，
反过来说就是引用比指针更安全

4. 引用实现原理

引用的实现我们可以通过汇编来看，执行test1()中的下面这段语句

    int a = 10;
    int* p = &a;
    int& b = a;

执行这段话时，查看汇编如下
指针和引用
可以看到引用和指针的语句在汇编实现的时候是一样的，也就是说引用的实现原理和指针一样，只不过他是用的语法不一样，引用的这个“指针”不能被改变指向的变量，只能用不能改位置。

引用按照我的理解，就类似于int* const p = &a，p的位置不能被改变，但是p指向的空间内的内容可以修改，只不过引用在使用上不需要加上*来解引用，语法上不同而已。

白话C++中的引用(&)