请问c++中的引用符号“&”到底怎么使用?

是c++引入的新语言特性，是c++常用个重要内容之一，、灵活地使用引用，可以使程式简高效。 引用简介 引用就是某一变数（目标）的一个别名，对引用的操作与对变数直接操作完全一样。 引用的声明方法：类型识别字 &引用名=目标变数名； 【例1】：int a; int &ra=a; //定义引用ra,它是变数a的引用，即别名 说明： （1）&在此不是求位址运算，而是起标识作用。 （2）类型识别字是指目标变数的类型。 （3）声明引用时，必须同时对其进行初始化。 （4）引用声明完毕後，相当於目标变数名有两个名称，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数名的别名。 ra=1; 等价於 a=1; （5）声明一个引用，不是新定义了一个变数，它只表示该引用名是目标变数名的一个别名，它本身不是一种资料类型，因此引用本身不占存储单元，系统也不给引用分配存储单元。故：对引用求位址，就是对目标变数求位址。&ra与&a相等。 （6）不能建立阵列的引用。因为阵列是一个由若干个元素所组成的集合，所以无法建立一个阵列的别名。 引用应用 1、引用作为参数 引用的一个重要作用就是作为函数的参数。以前的c语言中函数参数传递是值传递，如果有大块资料作为参数传递的时候，采用的方案往往是指标，因为这样可以避免将整块资料全部压栈，可以提高程式的效率。但是现在（c++中）又增加了一种同样有效率的选择（在某些特殊情况下又是必须的选择），就是引用。 【例2】：void swap(int &p1, int &p2) //此处函数的形参p1, p2都是引用{ int p; p=p1; p1=p2; p2=p; } 为在程式中调用该函数，则相应的主调函数的调用点处，直接以变数作为实参进行调用即可，而不需要实参变数有任何的特殊要求。如：对应上面定义的swap函数，相应的主调函数可写为：main( ){ int a,b; cin>>a>>b; //输入a,b两变数的值 swap(a,b); //直接以变数a和b作为实参调用swap函数 cout<<a<< ' ' <<b; //输出结果} 上述程式运行时，如果输入资料10 20并回车後，则输出结果为20 10。 由【例2】可看出： （1）传递引用给函数与传递指标的效果是一样的。这时，被调函数的形参就成为原来主调函数中的实参变数或物件的一个别名来使用，所以在被调函数中对形参变数的操作就是对其相应的目标物件（在主调函数中）的操作。 （2）使用引用传递函数的参数，在记忆体中并没有产生实参的副本，它是直接对实参操作；而使用一般变数传递函数的参数，当发生函式呼叫时，需要给形参分配存储单元，形参变数是实参变数的副本；如果传递的是物件，还将调用拷贝构造函数。因此，当参数传递的资料较大时，用引用比用一般变数传递参数的效率和所占空间都好。 （3）使用指标作为函数的参数虽然也能达到与使用引用的效果，但是，在被调函数中同样要给形参分配存储单元，且需要重复使用"*指标变数名"的形式进行运算，这很容易产生错误且程式的阅读性较差；另一方面，在主调函数的调用点处，必须用变数的位址作为实参。而引用更容易使用，更清晰。 如果既要利用引用提高程式的效率，又要保护传递给函数的资料不在函数中被改变，就应使用常引用。 2、常引用 常引用声明方式：const 类型识别字 &引用名=目标变数名； 用这种方式声明的引用，不能通过引用对目标变数的值进行修改,从而使引用的目标成为const，达到了引用的安全性。 【例3】：int a ;const int &ra=a;ra=1; //错误a=1; //正确 这不光是让代码更健壮，也有些其它方面的需要。 【例4】：假设有如下函式宣告：string foo( );void bar(string & s); 那麼下面的运算式将是非法的：bar(foo( ));bar("hello world"); 原因在於foo( )和"hello world"串都会产生一个临时物件，而在c++中，这些临时物件都是const类型的。因此上面的运算式就是试图将一个const类型的物件转换为非const类型，这是非法的。 引用型参数应该在能被定义为const的情况下，尽量定义为const 。3、引用作为返回值 要以引用返回函数值，则函式定义时要按以下格式：类型识别字 &函数名（形参清单及类型说明）{函数体} 说明： （1）以引用返回函数值，定义函数时需要在函数名前加& （2）用引用返回一个函数值的最大好处是，在记忆体中不产生被返回值的副本。 【例5】以下程式中定义了一个普通的函数fn1（它用返回值的方法返回函数值），另外一个函数fn2，它以引用的方法返回函数值。#include <iostream.h>float temp; //定义全域变数tempfloat fn1(float r); //声明函数fn1float &fn2(float r); //声明函数fn2float fn1(float r) //定义函数fn1，它以返回值的方法返回函数值{ temp=(float)(r*r*3.14); return temp; }float &fn2(float r) //定义函数fn2，它以引用方式返回函数值{ temp=(float)(r*r*3.14); return temp;}void main() //主函数{ float a=fn1(10.0); //第1种情况，系统生成要返回值的副本（即临时变数） float &b=fn1(10.0); //第2种情况，可能会出错（不同 c++系统有不同规定） //不能从被调函数中返回一个临时变数或区域变数的引用 float c=fn2(10.0); //第3种情况，系统不生成返回值的副本 //可以从被调函数中返回一个全域变数的引用 float &d=fn2(10.0); //第4种情况，系统不生成返回值的副本 //可以从被调函数中返回一个全域变数的引用 cout<<a<<c<<d;} 引用作为返回值，必须遵守以下规则： （1）不能返回区域变数的引用。这条可以参照effective c++[1]的item 31。主要原因是区域变数会在函数返回後被销毁，因此被返回的引用就成为了"无所指"的引用，程式会进入未知状态。 （2）不能返回函数内部new分配的记忆体的引用。这条可以参照effective c++[1]的item 31。虽然不存在区域变数的被动销毁问题，可对於这种情况（返回函数内部new分配记忆体的引用），又面临其它尴尬局面。例如，被函数返回的引用只是作为一个临时变数出现，而没有被赋予一个实际的变数，那麼这个引用所指向的空间（由new分配）就无法释放，造成memory leak。 （3）可以返回类成员的引用，但最好是const。这条原则可以参照effective c++[1]的item 30。主要原因是当物件的属性是与某种业务规则（business rule）相关联的时候，其赋值常常与某些其它属性或者物件的状态有关，因此有必要将赋值操作封装在一个业务规则当中。如果其它物件可以获得该属性的非常量引用（或指标），那麼对该属性的单纯赋值就会破坏业务规则的完整性。 （4）引用与一些操作符的重载： 流操作符<<和>>，这两个操作符常常希望被连续使用，例如：cout << "hello" << endl; 因此这两个操作符的返回值应该是一个仍然支持这两个操作符的流引用。可选的其它方案包括：返回一个流物件和返回一个流物件指标。但是对於返回一个流物件，程式必须重新（拷贝）构造一个新的流物件，也就是说，连续的两个<<操作符实际上是针对不同物件的！这无法让人接受。对於返回一个流指标则不能连续使用<<操作符。因此，返回一个流物件引用是惟一选择。这个唯一选择很关键，它说明了引用的重要性以及无可替代性，也许这就是c++语言中引入引用这个概念的原因吧。赋值操作符=。这个操作符象流操作符一样，是可以连续使用的，例如：x = j = 10;或者(x=10)=100;赋值操作符的返回值必须是一个左值，以便可以被继续赋值。因此引用成了这个操作符的惟一返回值选择。 【例6】测试用返回引用的函数值作为赋值运算式的左值。#include <iostream.h>int &put(int n);int vals[10];int error=-1;void main(){put(0)=10; //以put(0)函数值作为左值，等价於vals[0]=10; put(9)=20; //以put(9)函数值作为左值，等价於vals[9]=10; cout<<vals[0]; cout<<vals[9];} int &put(int n){if (n>=0 && n<=9 ) return vals[n]; else { cout<<"subscript error"; return error; }} （5）在另外的一些操作符中，却千万不能返回引用：+-*/ 四则运算符。它们不能返回引用，effective c++[1]的item23详细的讨论了这个问题。主要原因是这四个操作符没有side effect，因此，它们必须构造一个物件作为返回值，可选的方案包括：返回一个物件、返回一个区域变数的引用，返回一个new分配的物件的引用、返回一个静态物件引用。根据前面提到的引用作为返回值的三个规则，第2、3两个方案都被否决了。静态物件的引用又因为((a+b) == (c+d))会永远为true而导致错误。所以可选的只剩下返回一个物件了。 4、引用和多态 引用是除指标外另一个可以产生多态效果的手段。这意味著，一个基类的引用可以指向它的派生类实例。 【例7】：class a;class b：public a{……};b b;a &ref = b; // 用派生类物件初始化基类物件的引用 ref 只能用来访问派生类物件中从基类继承下来的成员，是基类引用指向派生类。如果a类中定义有虚函数，并且在b类中重写了这个虚函数，就可以通过ref产生多态效果。 引用总结 （1）在引用的使用中，单纯给某个变数取个别名是毫无意义的，引用的目的主要用於在函数参数传递中，解决大块资料或物件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，能保证参数传递中不产生副本，提高传递的效率，且通过const的使用，保证了引用传递的安全性。 （3）引用与指标的区别是，指标通过某个指标变数指向一个物件後，对它所指向的变数间接操作。程式中使用指标，程式的可读性差；而引用本身就是目标变数的别名，对引用的操作就是对目标变数的操作。 （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。 20210311