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前言

引用是C++的一个重难点，本文就来分享一波笔者对于引用的学习经验和心得，应该算是初级内容（是我太菜），更加深入的内容待笔者修炼有成再续。

笔者水平有限，难免存在纰漏，欢迎指正交流。

引用

引用概念

引用不是新定义一个变量，而是给已存在变量取了一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和它引用的变量共用同一块内存空间。

这里定义一个变量int a = 10，那么a是什么？a是变量吗？不是的，变量是具有特定标识符的一定大小的内存空间，而a只是变量的标识符（也就是名称），我们要直接访问一个变量只需要用它的标识符即可。

那再定义一个引用，实际上引用也是一种类型，但是并不会新开辟空间来存储，引用只是标识符罢了，用来标识对应引用的变量。

我们看看上图，定义引用ra引用变量a，这样一来ra和a都是这块空间的标识符，都代表了这块空间，所以对ra和a的操作其实就是对这块空间的操作。

总的来说引用就是同一个变量的别名。

引用特性

引用类型必须和引用实体是同种类型的
引用在定义时必须初始化
一个变量可以有多个引用
引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

例子：

 int main()
 {
     int a = 10;
     int& ra = a;
     int& rra = a;
     printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);//同一变量的三个标识符
     return 0;
 }

JAVA中引用完全替代了指针，并且可以改变引用实体，而C++中引用没有替代指针，并且不能改变引用实体。对于C++，一方面是它要兼容C，另一方面是C++中引用并不是为了替代指针而创作出来的，并不能解决所有问题，该使用指针的地方还是得用指针。同时，C++中指针和引用的作用既有重叠部分，又有不重叠部分。

使用场景

作参数

下面两段代码作用一样，都是交换两变量的值，在函数里面能直接修改到函数外的实参内容，只不过指针是通过解引用间接访问实参的，而引用则可以直接访问实参。

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

作返回值

引用还可以作为返回值

 int Count()
 {
     static int n = 0;
     n++;
     return n;
 }
 
 int& Count()
 {
     static int n = 0;
     n++;
     return n;
 }

以下的内容需要对函数栈帧内容有一定的理解，不太熟悉的可以点这里读一读笔者之前写的函数栈帧的文章：

[深入浅出C语言]深入函数栈帧 - 掘金 (juejin.cn)

先来点前置准备：

内存空间销毁意味着什么？

空间还在吗？——在，只是使用权已经不是我们的了，我们存储的数据不被保护了。

我们还能访问吗？——能，只是我们读写的数据都是不确定的了。

非引用版本

n是静态局部变量，存储在静态区，不会随着Count函数栈帧的销毁而销毁，Count函数这里返回的是n的值，而且是通过一个临时变量作为媒介返回的，因为把n的值返回到上一层函数中的时候Count函数栈帧已经销毁了，只能通过一个媒介事先拷贝一份值传递到上一层函数中去。

如果n没有static的修饰而作为局部变量，此时又会是怎样的情况呢？其实没什么差别，只是变量n的存储位置不同导致生命周期不同了，依旧是要开辟一个临时变量来拷贝传递返回值。

引用版本

如图，ret其实也只是拿到了n值的拷贝，n在静态区，Count函数栈帧销毁对n没有影响，但是如果n没有static的修饰而作为局部变量的情况下n就会随栈帧销毁而销毁，此时n对应的空间我们没有使用权了，再用别名访问里面的值就不确定了。

用引用接收引用

如果我们改成这样结果会怎样？

 int& Count()
 {
     int n = 0;
     n++;
     return n;
 }
 
 void Func()
 {
     int x = 100;
 }
 
 int main()
 {
     int& ret = Count();
     cout << ret << endl;
     cout << ret << endl;
     Func();
     cout << ret << endl;
     return 0;
 }

Count函数返回的本来就是n的别名，如果只是用int变量接收的话就是接收拷贝值，但如果是用int&引用来接收的话就是给别名起了个别名，这样一来ret就是n的别名了。

第一次使用cout打印值发现和原来一样，第二次打印时就是个随机值了，第三次打印仍是随机值，这是因为Count函数栈帧被销毁后虽然原来的空间和值还在，但是不受保护了，有可能被覆盖，特别是再调用别的函数会创建新的栈帧。

那我们把n、x和ret的地址打印出来看看。

 int& Count()
 {
     int n = 0;
     n++;
     cout << &n << endl;
     return n;
 }
 
 void Func()
 {
     int x = 100;
     cout << &x << endl;
 }
 
 int main()
 {
     int& ret = Count();
     cout << ret << endl;
     cout << ret << endl;
     Func();
     cout << ret << endl;
     cout << &ret << endl;
     return 0;
 }

发现地址都相同，说明对应的是同一块空间。

结论

函数返回时，如果出了函数作用域返回数据对象还在(还没还给系统)，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回而非引用返回，因为此时引用返回的结果是未定义的。

如下是正确用法：

 int& Count()
 {
     static int n = 0;
     n++;
     return n;
 }
 
 int Count()
 {
     int n = 0;
     n++;
     return n;
 }

以上就是本文全部内容，感谢观看，你的支持就是对我最大的鼓励~

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[C转C++之路]初窥引用（上篇）

前言

引用