C++中的引用

作者：李慧芹,华清远见嵌入式学院讲师。

一、简述：

引用是C++引入的新语言特性，是C++常用的一个重要内容之一，正确、灵活地使用引用，可以使程序简洁、高效。

概念：引用就是某一变量或目标的别名，对引用操作与对变量直接操作是完全一样。

定义：定义引用的表示方法与定义指针相似，只是用&代替了*：

类型标识符 &引用名=目标变量名；

例如： Clock pt1(10,10,10)； Clock &pt2=pt1; 定义了pt2为pt1的引用。通过这样的定义，pt1和pt2表示同一对象。

需要强调的是：

1）&在此不是求地址运算，而是起标识作用。
        2）引用并不产生对象的副本，仅仅是对象的同义词。
        3）引用必须在定义时马上被初始化，因为它必须是某个东西的同义词。不能先定义一个引用后才初始化它。
        4）引用声明完毕后，相当于目标变量名有两个名称，即该目标原名称和引用名，且不能再把该引用名作为其他变量名的别名。

那么既然引用只是某个变量或目标的别名，它有什么用途呢？下面讨论引用的两个主要用途：作为函数参数以及从函数中返回左值。

二、引用参数

1、传递可变参数

传统的c中，函数在调用时参数是通过值来传递的，这就是说函数的参数不具备返回值的能力。

在c语言中，如果需要在函数中直接改变某个目的变量的值，则参数的传递往往是通过指针来实现的。如：在C语言中利用地址传递来实现两整数变量值交换：

void swap(int *a,int *b)
        {
                int t;
                t=*a;
                a=*b;
                *b=t;
        }

在C++中使用引用机制后，以上程序的c++版本为：

void swap(int &a,int &b)
        {
                int t;
                t=a;
                a=b;
                b=t;
        }

调用该函数的c++方法为：swap（x,y); c++自动把x,y的地址作为参数传递给swap函数，较上例C语言程序而言，又减少了2个指针形参的开销，这里就可以很清晰的看到采用引用机制的作用和优点了。

2、给函数传递大型对象

当大型对象，如结构体对象等，被传递给函数时，使用引用参数可使参数传递效率得到提高，因为引用并不产生对象的副本，也就是参数传递时，对象无须复制。

const maxsize=100;
Class Set
{
private:
        int elems[maxsize]; // 集和中的元素，maxsize 表示集合中元素个数的最大值。
        int card; // 集合中元素的个数。
public:
                Set () {card=0;} //构造函数
                friend Set operator * (Set ,Set ) ; //重载运算符号*，用于计算集合的交集 用对象作为传值参数
                // friend Set operator * (Set & ,Set & ) 重载运算符号*，用于计算集合的交集 用对象的引用作为传值参数
...
}

先考虑集合交集的实现

Set operator *( Set Set1,Set Set2)
        {
                Set res;
                for(int i=0;i<Set1.card;++i)
                for(int j=0;j>Set2.card;++j)
                        if(Set1.elems[i]==Set2.elems[j])
                        {
                                res.elems[res.card++]=Set1.elems[i];
                                break;
                        }
                return res;
        }

由于重载运算符不能对指针单独操作，我们必须把运算数声明为 Set 类型而不是 Set * 。

每次使用*做交集运算时，整个集合都被复制，这样效率很低。我们可以用引用来避免这种情况。

Set operator *( Set &Set1,Set &Set2)
        {
                Set res;
                for(int i=0;i<Set1.card;++i)
                for(int j=0;j>Set2.card;++j)
                        if(Set1.elems[i]==Set2.elems[j])
                        {
                                res.elems[res.card++]=Set1.elems[i];
                                break;
                        }
                return res;
        }

三、引用返回值

如果一个函数返回了引用，那么该函数的调用也可以被赋值。这里有一函数，它拥有两个引用参数并返回一个双精度数的引用：

double &max(float &d1,float &d2)
        {
                return d1>d2?d1:d2;
        }

引用总结：

（1）引用的目的主要用于在函数参数传递中，解决大块数据或对象的传递效率和空间不如意的问题。
        （2）用引用传递函数的参数，不会产生副本，提高传递的效率，参演在进行使用时通过const保证引用传递的安全性。
        （3）引用与指针的区别是，指针通过某个指针变量指向一个对象后，对它所指向的变量间接操作。程序中使用指针，程序的可读性差；而引用本身就是目标变量的别名，对引用的操作就是对目标变量的操作。
        （4）使用引用的时机。流操作符<<和>>、赋值操作符=的返回值、拷贝构造函数的参数、赋值操作符=的参数、其它情况都推荐使用引用。