目录

  1. 引用概述
  2. 引用的声明与初始化
  3. 引用与指针的区别
  4. 常见使用场景
  5. 引用作为函数参数
  6. 引用作为函数返回值
  7. 常量引用
  8. 参考资料

1. 引用概述

引用（Reference）是 C++ 中的一种别名机制，它为变量创建一个别名。引用在声明后必须初始化，一旦与某个变量绑定，就不能再改变绑定目标。引用常用于提高代码可读性，简化参数传递，特别是在函数中避免不必要的拷贝开销。

2. 引用的声明与初始化

引用的声明语法与指针类似，但使用 & 放在类型后面：

类型 &引用名 = 变量;

示例：

int a = 10;
int &ref = a;  // ref 是 a 的引用

ref = 20;  // 通过引用修改 a 的值
std::cout << "a = " << a << std::endl;  // 输出 a = 20

注意：

  • 引用声明时必须初始化。
  • 一旦绑定后不能更改引用目标。

3. 引用与指针的区别

特性引用指针
声明方式int &ref = var;int *ptr = &var;
初始化必须初始化，绑定后不可更改可不初始化，可重新赋值
语法直接使用变量名需要解引用操作符（*ptr）
空值不能引用空值可以为空指针（nullptr）

4. 常见使用场景

  • 函数参数传递：避免拷贝大对象，提高效率。
  • 函数返回值：返回引用可以直接访问函数内部对象（注意对象生命周期）。
  • 实现链式调用：如重载赋值运算符返回引用，支持连续赋值操作。
  • 封装和修改：在类中使用引用成员作为别名，提供更直观的接口。

5. 引用作为函数参数

使用引用传递参数，可以在函数内部直接修改实参的值，同时避免拷贝带来的性能损耗。

#include <iostream>
using namespace std;

void increment(int &n) {
    n++;
}

int main() {
    int num = 5;
    increment(num);
    cout << "num = " << num << endl;  // 输出 num = 6
    return 0;
}

6. 引用作为函数返回值

函数可以返回引用，但返回的引用必须指向有效的数据（如全局变量或类成员），以避免悬空引用。

#include <iostream>
using namespace std;

int& getElement(int arr[], int index) {
    return arr[index];  // 返回数组元素的引用
}

int main() {
    int arr[3] = {10, 20, 30};
    getElement(arr, 1) = 50;  // 修改 arr[1] 的值为 50
    cout << "arr[1] = " << arr[1] << endl;  // 输出 arr[1] = 50
    return 0;
}

7. 常量引用

常量引用（const 引用）用于只读访问数据，确保引用内容不会被修改，同时可以绑定到常量、字面量和临时对象，适用于传递大对象以避免拷贝。

#include <iostream>
using namespace std;

void printValue(const int &n) {
    cout << "Value: " << n << endl;
    // n = 100;  // ❌ 错误，不能修改常量引用
}

int main() {
    int a = 10;
    printValue(a);
    printValue(20);  // 常量引用可绑定到字面量
    return 0;
}

8. 参考资料

总结

  • 引用为变量创建了一个别名，在声明时必须初始化且不能更改绑定目标。
  • 相比指针，引用语法更简洁、使用更安全，不需要显式解引用。
  • 在函数参数传递和返回值中使用引用，可以提高程序性能，避免不必要的内存拷贝。
  • 常量引用提供只读访问，适用于传递不可修改的对象和临时对象。

掌握引用的使用有助于编写高效、简洁且安全的 C++ 代码！