一文搞懂引用、指针、const、参数传递的关系
一文搞懂引用、指针、const、参数传递的关系
前言
在《剑指offer》上看到一个问题：如果写的函数需要传入一个指针，则面试官可能会问是否需要为该指针加上const、把const加在指针不同的位置是否有区别；如果写的函数需要传入的参数是一个复杂类型的实例，则面试官可能会问传入值参数和传入引用参数有什么区别、什么时候需要为传入的引用参数加上const。
摸摸鼻子，自问自己是一脸懵逼，答不上来的。关于引用、指针、const以及参数传递这方面的知识是混淆不堪的！
一、const限定符
1、 const对象一旦创建后其值就不能再改变，const对象必须初始化。
2、 对象的类型决定了其上的操作，与非const类型所能参与的操作相比，const类型的对象能完成其中大部分，但也不是所有操作都适合。主要限制就是只能在const类型的对象上执行不改变其内容的操作。
3、 在不改变const对象的操作中还有一种是初始化，利用一个对象去初始化另外一个对象，它们是不是const都无关紧要。
二、引用是什么？
1、引用即别名： 引用并非对象，相反的，它只是为一个已经存在的对象所起的另外一个名字。
2、 定义引用时，程序把引用和它的初始值绑定在一起，而不是将初始值拷贝给引用。初始化完成后，引用将和它初始值对象一直绑定在一起。
3、 引用必须初始化，因为无法令引用重新绑定到另外一个对象。
4、 引用类型都要和与之绑定的对象严格匹配（有两种例外）。且引用只能绑定在对象上，不能与字面值或者某个表达式计算结果绑定在一起。
5、const的引用：
5.1、常量引用： “常量引用” 是 “对const的引用” 的简称。
5.2、 可以把引用绑定到const对象上，与普通引用不同的是：对常量的引用不能用作修改它所绑定的对象。
const int ci = 123;
const int &r1 = ci; // 正确：引用及其对应的对象都是常量
r1 = 42; // 错误：r1是对常量的引用
int &r2 = ci; // 错误：试图让一个非常量引用指向一个常量对象
5.3、第一种例外： 初始化常量引用时允许用任意表达式作为初始值，只要该表达式的结果能转换成引用的类型即可。尤其允许为一个常量引用绑定非常量的对象、字面值、甚至是一般表达式。
int i = 123;
const int &r1 = i; // 允许将const int&绑定到一个普通int对象上
const int &r2 = 123; // 正确：r1是一个常量引用
const int &r3 = r1 * 2; // 正确：r3是一个常量引用
int &r4 = r1 * 2; // 错误：r4是一个普通的非常量引用
原因： 当一个常量引用 ri 被绑定到另外一种类型的对象 ti 上时，编译器会生成一个临时量对象 temp，此时，ri 就被绑定到这个临时量对像 temp 上，这个临时量对象 temp 的类型与 ri 类型是一致的，即 ti 的类型会被转换成引用的类型。当 ri 不是一个常量时，就允许对 ri 赋值，这样就可以改变引用对象的值（本意），但此时 ri 绑定的对象实际上是一个临时量对象 temp,也就与本意相违背。
5.4、 对const的引用可能引用一个并非const的对象。常量引用仅对引用可参与的操作做出了限定，对引用的对象本身是不是一个常量未作限定。通俗理解就是：对象本身是大名，常量引用是小名，用小名不能修改对象的值，但是大名可以。
6、参数传递——引用传递：
6.1、传引用调用：当形参是引用类型时，称它对应的实参被引用传递，引用形参就是它绑定对象（对应实参）的别名。当实参的值被拷贝给形参时，形参实参是两个相互独立的对象，称为传值调用，即值传递。
6.2、传引用参数：通过使用引用形参，允许函数改变一个或多个实参的值。
// 该函数接受一个int对象，然后将对象的值设置为0
void reset(int &i)
{
i = 0; // 改变了i所引对象的值
}
// 直接传入对象，无需传递对象的地址
int j = 3;
reset(j); // j使用传引用，值被改变
6.3、使用引用的好处：
好处一：避免拷贝。 参数传递时，使用值传递，可能会拷贝大的类类型或者容器对象，比较低效，甚至有的类型（IO类型等）不支持拷贝操作。只能通过引用参数的方式访问。
好处二：返回额外信息。 一个函数只能返回一个值，当需要同时返回多个值，引用形参为我们返回多个结果，提供了有效途径。
// find_char函数，返回string对象中某个指定字符第一次出现是位置，以及出现次数
// 返回s中c第一次出现的位置索引
// 引用形参occurs复杂统计c出现总次数
string::size_type find_char(const string& s, char c, string::size_type& occurs)
{
auto ret = s.size(); // 第一次出现位置（有的话）
occurs = 0; // 出现次数的形参值
for (decltype(ret) i = 0; i != s.size(); ++i)
{
if (s[i] == c)
{
if (ret == s.size())
{
ret = i; // 记录第一次出现位置
}
occurs++; // 出现次数+1
}
}
return ret; // 隐式返回次数
}
7、尽量使用常量引用
7.1、形参的初始化方式和变量的初始化方式是一样的。一个普通的引用必须用同类型的对象初始化。如6.2中引用版本的reset,只能使用int类型的对象，不能使用字面值、求值结果为int的表达式、需要转换的对象、const int 类型的对象。使用引用而不是常量引用会极大的限制函数所能接受的实参类型。记住：初始化常量引用时允许用任意表达式作为初始值。
三、指针是什么？
1、与引用的异同：
相同点：与引用类似，也实现了对其他对象的间接访问
不同点：a、指针本身也是一个对象，允许对指针赋值和拷贝，并且可以先后指向不同的对象；b、指针不需要在定义是赋初值。
2、引用不是对象，不能定义指向引用的指针。
3、指针的类型要和它指向的对象严格匹配，除了两种例外情况。（和引用类似）
4、指向指针的引用：指针是对象，存在对指针的引用。
int i = 22;
int *p; // p是一个指针
int *&r = p; // r是对指针p的引用
r = &i; // r引用了一个指针，给r赋值&i就是令p指向i
*r = 0; // 解引用r得到i，也就是p指向的对象，将i的值改为0
判断 r 类型到底是什么，从右向左阅读 r 的定义。离变量名最近的符号对变量的类型有直接的影响。如上， r 是一个引用，声明符的其余部分用以确定 r 引用的类型是什么，此例中 * 说明 r 引用的是一个指针。最后，声明的基本数据类型部分指出 r 引用的是一个 int 型指针。
5、const 和指针
5.1、指向常量的指针（例外一），与常量引用类似，不能用于改变其对象是值。想要存放常量对象是地址，只能使用指向常量的指针。指向常量的指针可以指向一个非常量对象。（指向常量的指针可以记为：const在左，* 在右，简称const*）
5.2、const指针： 指针的对象而引用不是，与其他对象类型一样，指针可以把自身定为常量。常量指针（C++Primer这么定义常量指针，与我们常用定义相反）必须初始化 ，初始化完成后，它的值（存放的指向对象的地址）就不可以改变了。（常量指针可以记为：* 在左，const在右,简称*const）。
5.3、指针常量还是常量指针，相信每个人被它俩所迷惑。中文是它俩具有迷惑性的主要原因！！！建议直接记const和 * 两者谁在左谁在右比较好。它俩的作用最好的办法是从右往左阅读。
int num = 12;
int *const p = # // *const,距离变量p最近的是const,即p是一个常量，p保存的地址不可更改，
// 再往左就是 *，即const p是一个指针。因此p的值(指向对象的地址)不可以更改，p指向对象的值可以更改。
const int *p = # // const*,距离变量p最近的是 * ,即p是一个指针，可以更改p的值，
// 再往左就是const，即 *p 是一个常量。因此，p的值(指向对象的地址)可以更改，p指向对象的值不可以更改。