第5课 引用的本质分析
1. 引用的意义
（1）引用作为变量别名而存在，因此在一些场合可以代替指针
（2）引用相对于指针来说，具有更好的可读性和实用性
2. 特殊的引用：const引用
（1）在C++中可以声明const引用
（2）const Type& name = var;
（3）const引用让变量拥有只读属性
（4）当使用常量对const引用进行初始化时，C++编译器会为这个常量值分配空间，并将引用名作为这段空间的别名。但这样用常量对const引用初始化将生成的是一个只读变量。
【实例分析】引用的特殊意义 5-1.cpp
#include <stdio.h>
void Example()
{
printf("Example:\n");
int a = 4;
const int& b = a;//变量a的别名，const让变量b具有只读属性
int* p = (int*)&b; //&b就是变量a的地址
//b = 5;//非法，因为用const修饰的引用，其代表的变量是只读的
*p = 5; //合法，修改变量a的值
printf("a = %d\n", a); //5;
printf("b = %d\n", b); //5
}
void Demo()
{
printf("Demo:\n");
//const引用
const int& c = 1; //引用本应是变量的别名。一般，常量是不分配内存的。当编译器看
//该行时，会为常量1分配内存，并让b作为这段空间的别名。
int* p = (int*)&c;
//c = 5;//非法，因为const修饰，c是只读的
*p = 5;//合法，通过指针访问内存
printf("c = %d\n", c); //5
printf("\n", c); //5
//const修饰变量:注意与const引用的区别
const int a = 1;
p = (int*)&a; //遇到&a才为常量分配内存
//a = 5;//非法，因为const修饰，a是只读的
*p = 5;//合法，通过指针访问内存
printf("a = %d\n", a); //1，编译器看到a直接从符号表读其值（1）
printf("*p = %d\n",*p); //5
}
int main()
{
Example();
printf("\n");
Demo();
return 0;
}
运行结果：
3. 引用的本质
（1）引用在C++中的内部实现是一个指针常量，因此引用所占用的空间大小与指针相同。
（2）从使用的角度，引用只是一个别名，C++为了实用性而隐藏了引用的存储空间这一细节。
①在编译过程中，编译器看到int& a的声明就会转换为int* const a;
②看到使用引用时，会转换为*a，如此隐藏了使用指针的事实。
【编程实验】引用的思考 5-2.cpp
#include <stdio.h> struct TRef { char& r; //引用的本质是指针常量，因此会分配4字节的空间，相当于char* const r; }; int main() { char c = 'c'; char& rc = c; TRef ref = {c}; printf("sizeof(char&) = %d\n",sizeof(char&));//1，char型变量别名，大小为1 printf("sizeof(rc) = %d\n",sizeof(rc)); //1，变量c的别名，大小为1 printf("sizeof(TRef) = %d\n",sizeof(TRef)); //结构体内有个引用，本质为指针，占4字节 printf("sizeof(ref.r)= %d\n",sizeof(ref.r)); //1，char型变量的别名，大小为1 return 0; }
运行结果：
【编程实验】引用的存储空间 5-3.cpp
#include <stdio.h> struct TRef { char* before; //4字节 char& ref;//4字节，本质是指针常量，会分配4字节的空间，相当于char* const ref; char* after;//4字节 }; int main() { char a = 'a'; char& b = a; char c ='c'; TRef r = {&a, b, &c}; printf("sizeof(r) = %d\n", sizeof(r)); //12 printf("sizeof(r.before) = %d\n", sizeof(r.before)); //4 printf("sizeof(r.after) = %d\n", sizeof(r.after)); //4 printf("&r.before = %p\n", &r.before); printf("&r.after = %p\n", &r.after); //after和before相差8个字节，中间隔了个b引用所占用的空间 return 0; }
运行结果：
4. 引用的意义：C++中的引用旨在大多数的情况下代替指针
（1）功能性：引用在大多数情况下代替指针，可以满足多数需要使用指针的场合
（2）安全性：可以避开由于指针操作不当而带来的内存错误
（3）操作性：简单易用，又不失功能强大
【实例分析】函数返回引用 5-4.cpp
#include <stdio.h> int& demo() { int d = 0; printf("demo: d = %d\n", d); //输出0 return d;//返回局部变量的引用，危险 } int& func() { static int s = 0; printf("func: s = %d\n", s);//输出0 return s; //合法，返回的是静态局部变量（位于全局存储区中的） } int main() { int& rd = demo(); int& rs = func(); printf("\n"); printf("main: rd = %d\n", rd);//垃圾数值 printf("main: rs = %d\n", rs);//0，返回全局存储区中的s printf("\n"); return 0; }
运用结果：
5. 小结
（1）引用作为变量别名而存在，旨在代替指针
（2）const引用可以使得变量具有只读属性
（3）引用在编译器内部使用指针常量实现，其最终本质为指针
（4）引用可以尽可能的避开内存错误
