C++: 引用（reference）

介绍

在C语言中，使用指针(Pointer)可以间接获取、修改某个变量的值;
在C++中，使用引用(Reference)可以起到跟指针类似的功能

int age = 10;
// rAge就是一个引用
int &rAge = age;

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)
  基本数据类型:

int age = 10;
    int &rAge = age;
    rAge = 30;
    
    cout << age << endl; /// 30

枚举:

enum Seasion {
    Spring,
    Summer,
    Fall,
    Winter
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    Seasion seasion;
    Seasion &rSeasion = seasion;
    rSeasion = Fall;
    
    cout << seasion << endl; // 2
    
    return 0;
}

结构体：

struct Student {
    int num;
    int score;
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    Student stu;
    Student &rStu = stu;
    rStu.num = 20;
    
    cout << stu.num << endl;
    
    return 0;
}

指针:

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int a = 10;
    int b = 30;
    int *p = &a;
    int *&rp = p;
    rp = &b;
    *p = 20;
    
    cout << a << endl;
    cout << b << endl;
    return 0;
}

数组：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    int array[4] = {10, 30};
    int (&rArray)[4] = array;
    rArray[3] = 20;
    
    cout << array[3] << endl;
    
    return 0;
}

• 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

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    int age = 10;
/// rAge、rAge1、rAge2、rAge3都是对age的引用
    int &rAge = age;
    int &rAge1 = rAge;
    int &rAge2 = rAge1;
    int &rAge3 = rAge2;
    
    rAge3 = 20;
    
    cout << age << endl;
    
    return 0;
}

• 不存在【引用的引用、指向引用的指针、引用数组】

int age = 10;
int &rAge = age;
int &&rAge1 = &rAge;  /// 此行是错误的
int *&rAge2 = &rAge;  /// 此行是错误的
int array[4] = {10, 30};
int &rArray[4] = array;  /// 此行是错误的

引用存在的价值之一：比指针更安全、函数返回值可以被赋值

• 交换两个变量的值

void switchValue(int &a, int &b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int v1 = 20;
    int v2 = 30;
    
    switchPosition(v1, v2);
    
    cout << "v1 is " << v1 << endl;
    cout << "v2 is " << v2 << endl;
    
    return 0;
}

const

const是常量的意思，被其修饰的变量不可修改；
如果修饰的是类、结构体(的指针)，其成员也不可以更改
const修饰的是其右边的内容：

    // *p0是常量，p0不是常量
    const int *p0 = &age;
    // *p1是常量，p1不是常量
    int const *p1 = &age;
    // p2是常量，*p2不是常量
    int * const p2 = &age;
    // *p3是常量，p3是常量
    const int * const p3 = &age;
    // *p4是常量，p4是常量
    int const * const p4 = &age;

常引用

定义
被const修饰的引用，且const必须在&的左边

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)

int func() {
    return 10;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    int a = 10;
    int b = 20;
    
    const int &c = a + b;
    const int &d = func();
    cout << c << endl;
    cout << d << endl;
    
    return 0;
}

• 可以指向不同类型的数据，此种情况在编译阶段，会生成一个临时变量，当修改被引用的变量的值时，引用变量的值仍然保留（稍后补汇编截图）

    int age = 10;
    const double &rAge = age;
    age = 30;
    cout << age << endl; /// 30
    cout << rAge << endl; /// 10

• 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

int sum(const int &a, const int &b) {
    cout << "sum(const int &a, const int &b)" << endl;
    return a + b;
}

int sum(int &a, int &b) {
    cout << "sum(int &a, int &b)" << endl;
    return a + b;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    int a = 10;
    int b = 20;
    cout << sum(a, b) << endl;
    cout << sum(20, 30) << endl;
    
    return 0;
}

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

数组的引用

int array[] = {10, 20, 30};
int (&rArray)[3] = array;
int * const &rArray2 = array;

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
• 如何证明？
  从代码角度

struct Student {
    int &age;
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    cout << sizeof(Student) << endl;
    return 0;
}

从汇编角度