首页 > 编程笔记 > C++笔记 阅读:7,395

C++引用类型详解

C++ 中可以定义“引用”。定义方式如下:

类型名 &引用名 = 同类型的某变量名;

此种写法就定义了一个某种类型的引用,并将其初始化为引用某个同类型的变量。“引用名”的命名规则和普通变量相同。例如:
int n;
int & r = n;
r 就是一个引用,也可以说 r 的类型是 int &。第二条语句使得 r 引用了变量 n,也可以说 r 成为了 n 的引用。

某个变量的引用和这个变量是一回事,相当于该变量的一个别名。

注意:定义引用时一定要将其初始化,否则编译无法通过。通常会用某个变量去初始化引用,初始化后,它就一直引用该变量,不会再引用别的变量。

也可以用一个引用去初始化另一个引用,这样两个引用就引用同一个变量。不能用常量初始化引用,也不能用表达式初始化引用(除非该表达式的返回值是某个变量的引用)。

总之,引用只能引用变量。

类型为 T& 的引用和类型为 T 的变量是完全兼容的,可以互相赋值。

引用的示例程序如下:
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int n = 4;
    int & r = n;        //r引用了n,从此r和n是一回事
    r = 4;              //修改r就是修改n
    cout << r << endl;  //输出4
    cout << n << endl;  //输出4
    n = 5;              //修改n就是修改r
    cout << r << endl;  //输出 5
    int & r2 = r;         //r2和r引用同一个变量,就是n
    cout << r2 << endl; //输出 5
    return 0;
}

引用作为函数的返回值

函数的返回值可以是引用。例如下面的程序:
#include <iostream>
using namespace std;
int n = 4;
int & SetValue()
{
    return n;  //返回对n的引用
}
int main()
{
    SetValue() = 40;  //返回值是引用的函数调用表达式,可以作为左值使用
    cout << n << endl;  //输出40
    int & r = SetValue();
    cout << r << endl;  //输出40
    return 0;
}
SetValue 函数的返回值是一个引用,是 int & 类型的。因此第 6 行使得其返回值成为变量 n 的引用。

第 10 行,SetValue 函数返回对 n 的引用,因此对 SetValue 函数的返回值进行赋值,就是对 n 进行赋值,结果就是使得 n 的值变为 40。

第 12 行,表达式 SetValue 函数的返回值是 n 的引用,因此可以用来初始化 r,其结果就 是 r 也成为 n 的引用。

引用作为函数的返回值,其用途会在后面的“运算符重载”和“标准模板库”章节中介绍。

参数传值

在 C++ 中,函数参数的传递有两种方式:传值和传引用。在函数的形参不是引用的情况下,参数传递方式是传值的。传引用的方式要求函数的形参是引用。

“传值”是指,函数的形参是实参的一个拷贝,在函数执行的过程中,形参的改变不会影响实参。例如下面的程序:
#include <iostream>
using namespace std;
void Swap(int a, int b)
{
    int tmp;
    //以下三行将a、b值互换
    tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
    cout << "In Swap: a = " << a << " b = " << b << endl;
}
int main()
{
    int a = 4, b = 5;
    Swap(a, b);
    cout << "After swaping: a = " << a << " b = " << b << endl;
    return 0;
}
在上面的程序中,Swap 函数的返回值类型是 void,因此函数体内可以不写 return 语句。 在不写 return 语句的情况下,函数执行到末尾的}才返回。

上面程序的输出结果是:
In Swap: a = 5 b = 4
After swaping: a = 4 b = 5

输出结果说明,在 Swap 函数内部,形参 a、b 的值确实发生了互换,但是在 main 函数中, a、b 还是维持原来的值。也就是说,形参的改变不会影响实参。这是因为,形参和实参存放在不同的内存空间中。

一个程序在运行时,其所占用的内存空间有一部分被称作“栈”,当一个函数被调用时,在“栈”中就会分配出一块新的存储空间,用来存放形参和函数中定义的变量(也称为局部变量,如上面程序中的 tmp)。实参的值会被复制到栈中存放对应形参的地方,因此形参的值才等于实参。函数执行过程中对形参的修改,相当于只是修改了实参的一个拷贝,因此不会影响实参。

参数传引用

如果函数的形参是引用,那么参数的传递方式就是传引用的。在传引用方式下,形参是对应的实参的引用。也就是说,形参和对应的实参是一回事,形参的改变会影响实参。

有了引用的概念,交换两个变量的 Swap 函数可以如下编写:
#include<iostream>
using namespace std;
void Swap(int & a, int & b)
{ //交换a、b的值
    int tmp;
    tmp = a; a = b; b = tmp;
}
int main()
{
    int n1 = 100, n2 = 50;
    Swap(n1, n2);  //n1、n2 的值被交换
    cout << n1 << " " << n2 << endl;  //输出 50 100
}
第 11 行,进入 Swap 函数后,a 引用了 n1,b 引用了 n2,a、b 值的改变会导致 n1、n2 值的改变。因此本行会使 n1 和 n2 的值交换。

常引用

定义引用时,可以在前面加 const 关键字,则该引用就成为“常引用”。如:
int n;
const int & r = n;
上面的语句定义了常引用 r,其类型是 const int &。

常引用和普通引用的区别在于:不能通过常引用去修改其引用的内容。注意,不是常引用所引用的内容不能被修改,只是不能通过常引用去修改而已,但可以用别的办法修改。例如下面的程序片段:
int n = 100;
const int & r = n;
r = 200;  //编译出错,不能通过常引用修改其引用的内容
n = 300;  //没问题,n的值变为300
注意,const T& 和 T& 是不同的类型。T& 类型的引用或 T 类型的变量可以用来初始化 const T & 类型的引用,const T 类型的常变量和 const T & 类型的引用则不能用来初始化 T & 类型的引用,除非进行强制类型转换。例如下面的程序:
void Func(char & r) { }
void Func2(const char & r) { }
int main()
{
    const char cc = 'a';
    char c;
    const char & rcl = cc;
    const char & rc2 = c;  //char变量可以用来初始化 const char & 的引用
    char & r = cc;  //编译出错,const char 类型的常变量不能用来初始化 char & 类型的引用
    char & r2 = (char &)cc;  //没问题,强制类型转换
    Func(rcl);  //编译出错,参数类型不匹配
    Func2(rcl);  //没问题,参数类型匹配
    return 0;
}

C语言/C++交流群:664104694(我们会不定期在群内分享C/C++知识,上传C/C++资料)

编程帮,一个分享编程知识的公众号。跟着站长一起学习,每天都有进步。

通俗易懂,深入浅出,一篇文章只讲一个知识点。

文章不深奥,不需要钻研,在公交、在地铁、在厕所都可以阅读,随时随地涨姿势。

文章不涉及代码,不烧脑细胞,人人都可以学习。

当你决定关注「编程帮」,你已然超越了90%的程序员!

编程帮二维码
微信扫描二维码关注