10 引用

引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。

10.1 引用 vs 指针

引用很容易与指针混淆，它们之间有三个主要的不同：

不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。
一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。
引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。

10.2 创建引用

创建语法： 类型名 & 引用名 = 变量名

示例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()
{
    // 声明简单的变量
    int    i;
    double d;

    // 声明引用变量
    int &    r = i;
    double & s = d;

    i = 5;
    cout << "i 的值 : " << i << endl;
    cout << "i 的引用 r 的值 : " << r  << endl;

    d = 11.7;
    cout << "d 的值 : " << d << endl;
    cout << "d 的引用 s 的值 : " << s  << endl;

    return 0;
}

10.3 使用引用

引用相当于变量的别名，所以可以直接通过引用获取和修改变量的值。

示例：

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()
{
    // 声明简单的变量
    int    i;
    double d;

    // 声明引用变量
    int &    r = i;
    double & s = d;

    r = 5;
    cout << "i 的值 : " << i << endl;
    cout << "i 的引用 r 的值 : " << r  << endl;

    s = 11.7;
    cout << "d 的值 : " << d << endl;
    cout << "d 的引用 s 的值 : " << s  << endl;

    return 0;
}

10.4 引用作为函数参数

语法： 类型名函数名(类型名 & 形参名){函数体}

#include <iostream>

using namespace std;

// 函数声明
void swap(int& x, int& y);

int main ()
{
    // 局部变量声明
    int a = 100;
    int b = 200;

    cout << "交换前，a 的值：" << a << endl;
    cout << "交换前，b 的值：" << b << endl;

    /* 调用函数来交换值 */
    swap(a, b);

    cout << "交换后，a 的值：" << a << endl;
    cout << "交换后，b 的值：" << b << endl;

    return 0;
}

// 函数定义
void swap(int& x, int& y)
{
    int temp;
    temp = x; /* 保存地址 x 的值 */
    x = y;    /* 把 y 赋值给 x */
    y = temp; /* 把 x 赋值给 y  */
}

10.5 引用作为函数返回值

通过使用引用来替代指针，会使 C++ 程序更容易阅读和维护。C++ 函数可以返回一个引用，方式与返回一个指针类似。

当函数返回一个引用时，则返回一个指向返回值的隐式指针。这样，函数就可以放在赋值语句的左边。

示例：

#include <iostream>

using namespace std;

double vals[] = {10.1, 12.6, 33.1, 24.1, 50.0};

double & setValues(int i) {
    double& ref = vals[i];
    return ref;   // 返回第 i 个元素的引用，ref 是一个引用变量，ref 引用 vals[i]
}

int main ()
{
    cout << "改变前的值" << endl;
    for (double i : vals) {
        cout << i << "\t";
    }
    cout << endl;

    setValues(1) = 20.23; // 改变第 2 个元素
    setValues(3) = 70.8;  // 改变第 4 个元素

    cout << "改变后的值" << endl;
    for (double i : vals) {
        cout << i << "\t";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

警告：与指针作为函数返回值相同，要注意不要返回被释放的变量。

10.6 引用总结

通过上面的几段代码，会发现"引用传递"的性质象"指针传递"，而书写方式象"值传递"。

实际上"引用"可以做的任何事情"指针"也都能够做，为什么还要"引用"这东西？

答案是"用适当的工具做恰如其分的工作"。

指针能够毫无约束地操作内存中的任何东西，尽管指针功能强大，但是非常危险。

如果的确只需要借用一下某个对象的"别名"，那么就用"引用"，而不要用"指针"，以免发生意外。

10.7 引用与数组

引用可以与基于范围的for循环配合，在遍历数组的同时，可以对元素进行修改。

示例：

int main() {
    int a[5];

    cout << "请为数组赋初值：" << endl;
    for (int &i: a) {
        cin >> i;
    }
    cout << "初始化后的数组：" << endl;
    for (int i: a) {
        cout << i << "\t";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}