C++ 中的引用
本文演示了如何在 C++ 中使用引用的多种方法。
使用 & attr(optional) declarator 表示法在 C++ 中声明一个 lvalue 引用
引用定义对象的替代名称。它们本身不是对象，因此，我们不能拥有引用数组或指向引用的指针。引用只引用已经存在的对象，并且它们绑定到这些对象，这意味着声明后不允许修改。
另外，引用必须被初始化，当使用引用名称进行操作时，绑定对象被修改。请注意，后一个特性使它们与指针非常相似。我们可以将引用视为指针的替代品，除了前者可以用作常规变量名称而无需取消引用符号来访问相应对象的值。如果我们想模仿引用的行为，我们可以声明一个指向给定类型的 const 指针。除了访问值的符号外，后者具有与引用相同的特征。
在下面的示例代码中，变量 xr 被声明为对 x 的引用，代表一个 int 对象。一旦 xr 在声明期间被初始化，它就不能被重新分配以引用任何类型的不同对象。另一方面，我们可以为它引用的同一对象定义不同的别名，例如 xr。即，xrc 是一个 const 限定引用，这意味着只能访问相应对象的值，不能使用别名进行修改。
#include <iostream>
using std::cout; using std::endl;
int main()
{
int x = 5;
int& xr = x;
const int& xrc = x;
xr *= xr;
// xrc *= x; Error
cout << "xr: " << xr << endl;
cout << "xrc: " << xrc << endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
xr: 25
xrc: 25
我们可以声明对同一个对象的多个引用，如下面的代码片段所示。尽管如此，人们应该意识到任何别名的修改都会影响同一个对象。
#include <iostream>
using std::cout; using std::endl;
int main()
{
int x = 5;
int& xr = x;
int& xrr = x;
xr *= xr;
xrr *= xrr;
cout << "xr: " << xr << endl;
cout << "xrr: " << xrr << endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
xr: 625
xrr: 625
使用引用在 C++ 中实现函数原型
引用主要用于提供更清晰的函数接口，但也因为 C++ 语言提供了运算符重载功能，并且所有运算符的符号都应该相同。如果语言中没有引用概念，后者会很复杂。因此，使用需要将参数作为指针的运算符可能看起来像++&x。
需要使用对象来访问值的函数可以将相应的参数指定为 const 引用，如果不需要 const 也需要修改。例如，printVector 函数采用 const 引用 std::vector 将元素打印到 cout 流，但 swapElements 需要交换每个元素，因此我们需要定期引用物体。
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
using std::cout; using std::endl;
using std::string; using std::setw;
using std::vector;
template<typename T>
void printVector(const vector<T> &vec) {
for (auto &i : vec) {
cout << i << "; ";
}
cout << endl;
}
template<typename T>
void swapElements(vector<T> &vec)
{
for (auto iter = vec.begin(); iter < vec.end()-1; ++iter) {
std::swap(*iter, *(iter+1));
}
}
int main()
{
vector<int> vec1 = { 43, 5, 123, 94, 359, -23, 2, -1 };
printVector(vec1);
swapElements(vec1);
printVector(vec1);
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
43; 5; 123; 94; 359; -23; 2; -1;
5; 123; 94; 359; -23; 2; -1; 43
请注意，所有先前的引用示例，包括 const 引用，都称为左值引用。这些引用用于引用我们访问或修改它们后需要保留有效值的对象。C++ 语言还提供了右值引用，用于引用临时对象。
临时对象是程序员的一个假设，即不会再次使用给定的对象。右值引用使用 && attr(optional) declarator 表示法指定，并且对象的访问方式与左值引用一样。右值引用用于实现高效的操作，例如移动构造函数和移动赋值以避免大对象的昂贵副本。
Founder of DelftStack.com. Jinku has worked in the robotics and automotive industries for over 8 years. He sharpened his coding skills when he needed to do the automatic testing, data collection from remote servers and report creation from the endurance test. He is from an electrical/electronics engineering background but has expanded his interest to embedded electronics, embedded programming and front-/back-end programming.
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