C++的“引用”是条寄生虫

在C++中，引用（reference）是一个已存在变量的别名（alias）。比如鲁讯原名周树人，前者就是后者的别名。

一、引用的用法

定义引用时需要用到&，用法如下：

int ival = 9527;

int &refVal = ival; // refVal指代ival，是ival的另一个名字

二、引用的注意事项

引用是对象的第二个名字，像个寄生虫一样寄生在原名之上，因此定义时必须要与原名（某个已存在的变量）绑定，下面的定义是错误的：

int &refVal; // 错误：引用在定义时必须要初始化

寄生虫有个特点，离开宿主就会完蛋。求生的欲望把引用打造成一个特别忠贞的孩子：一旦绑定，终身不改，再也不能换对象。从这个特性可以推断出，引用内部的实现应该是一个常量指针。

前面的int &refVal = ival;用C语言表示相当于：

const int *refVal = &ival;

三、引用的主要用途

在功能上，引用和指针（pointer）比较相像，主要用于函数参数传递。普通的变量是以“传值”的方式传递参数，需要将实参的值复制给形参，在函数中改变的是形参，而不是赋值给形参的实参。这就像我盖了一个和我的房子一模一样房子送给你，这个工程量是很大的，而且你装修是你的房子。

指针以“传址”的方式传递参数，传过去的是地址，在函数中是能改变实参的。这就像我把我房子的地址告诉你，你按地址找到我家，装修的是我的房子。

引用是以“传名”的方式传递参数，传过去的是变量的名字，在函数中也是能改变实参的。这就像我把我的房子的名字告诉你，你一样能找到我的房子。

引用在内部实现上也是用了指针的，但是用引用会更方便（语法层面，引用不需要用&获取地址，也不需用*访问数据）。就像你打车去找福尔摩斯，如果说去贝克街221号，司机可能要反应一会儿，但如果直接说去福尔摩斯家，它可能立马反应出他家的位置（但不一定知道是贝克街221号）。

用最经典的“交换两个变量”来验证三种传递参数方式的区别：

#include<iostream>
using namespace std;

//普通变量：传值版
void swap1(int a, int b){
    int t=a;
    a=b;
    b=t;
}

//指针：传址版
void swap2(int *a, int *b){
    int t=*a;
    *a=*b;
    *b=t;
}

//引用：传名版
void swap3(int &a, int &b){
    int t=a;
    a=b;
    b=t;
}

int main(){
    //普通变量：传值版
    int a=3, b=9;
    swap1(a, b);
    printf("%d %d\n", a, b);

    //指针：传址版
    a=3, b=9;
    swap2(&a, &b);
    printf("%d %d\n", a, b);

    //引用：传名版
    a=3, b=9;
    swap3(a, b);
    printf("%d %d\n", a, b);

    return 0;
}

输出结果：

显而易见，引用能用实现指针的功能，但用起来比指针方便得多。

四、引用与指针的区别

引用的寄生性决定了与指针的区别

①引用在声明时必须初始化，而指针不必。

②引用一旦初始化，就不能再指向其他对象，而指针可以随时改变它所指向的对象。

③不存在空引用，但存在空指针。

④引用一旦初始化，就可以像普通变量一样使用，不需要使操作符*访问数据，指针在访问所指向的对象时需要使用操作符*。