c++引用和指针的实现

引用和指针有什么区别？引用在进程中是否会分配内存？

C++ primer中说： 引用就是对象的另一个名字。
C++ primer中说： 指针用于指向对象，保存的是另一个对象的地址。

从字面意义上，感觉引用并没有分配内存，而指针是分配了内存的，于是写了个小程序进行测试。


int main()
{
        long val = 1;
        long &r_val = val;
        const long &const_r_val = val;
        const long &const_r_tmp = 123;
        long *p_val = &val; 
        printf("val                     address: 0x%lx\n", &val);
        printf("r_val                   address: 0x%lx\n", &r_val);
        printf("const_r_val             address: 0x%lx\n", &const_r_val);
        printf("const_r_tmp             address: 0x%lx\n", &const_r_tmp);
        printf("p_val                   address: 0x%lx\n", &p_val);
        void *tmp;
        tmp = &r_val; 
        const void *const_tmp;
        const_tmp = &const_r_tmp;
        tmp = &p_val; 
        return 0;
}
采用g++编译得到如下结果：


val                     address: 0x7fff7377ee48
r_val                   address: 0x7fff7377ee48
const_r_val             address: 0x7fff7377ee48
const_r_tmp             address: 0x7fff7377ee50
p_val                   address: 0x7fff7377ee40
可以看出对引用取地址(&)跟变量取地址(&)都是得到同一个地址值，而对指针取地址(&)得到的是另外一个地址，好像引用真的没有分配内存，这是真的吗？？？？

其实上不然，从C++语义上说，引用就是对象的另一个名字，并没有具体的指定另一个名字的具体实现，根据编译器的不同，引用的实现也不一样。

我们通过objdump –d a.out进行反编译可知：



long val = 1;
movq   $0x1,0xffffffffffffffe8(%rbp)//将立即数1复制给val所在的内存
long &r_val = val;
lea    0xffffffffffffffe8(%rbp),%rax//将val所在的内存地址赋值给rax
mov    %rax,0xfffffffffffffff0(%rbp)//将rax赋值给r_val所在的内存
long *p_val = &val;
lea    0xffffffffffffffe8(%rbp),%rax//将val所在的内存地址赋值给rax
mov    %rax,0xffffffffffffffe0(%rbp)//将rax赋值给p_val所在的内存
我们可以看出实际上指针和引用的在g++编译器中的实现是一样的，既然分配了内存，为何&r_val == &val ?

我们来继续看看反汇编代码：

tmp = &r_val;
mov    0xfffffffffffffff0(%rbp),%rax//将r_val变量中存的内存地址赋值给rax
mov    %rax,0xfffffffffffffff8(%rbp)//将rax的值赋值给了tmp
tmp = &p_val;
lea    0xffffffffffffffe0(%rbp),%rax//将p_val的内存地址赋值给了rax
mov    %rax,0xfffffffffffffff8(%rbp)//将rax的值赋值给了tmp
对于取地址运算(&)，g++编译器对于引用和其他变量的处理是不一样的，引用调用的汇编指令mov，得到引用所在内存存储的变量内存地址，而其他变量的取地址(&)运算调用的是汇编指令lea，得到变量本身的存储地址，于是有了引用不分配内存的假象。

上述分析针对于linux下的g++编译器，传说在VC中进行编译会得到不同的结果，在debug编译下，引用是会分配内存的，而在release编译下，引用不分配内存，直接调用变量，有兴趣的童鞋可以去试试。