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C++引用（Reference）

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引用（Reference）是 C++语言相对于 C语言的又一个扩充，类似于指针，只是在声明的时候用&取代了*。

引用可以看做是被引用对象的一个别名，在声明引用时，必须同时对其进行初始化。引用的声明方法如下：

类型标识符 &引用名 = 被引用对象

【例 1】C++引用示例： 
int a = 10;
int &b = a;
cout<<a<<" "<<b<<endl;
cout<<&a<<" "<<&b<<endl;
在本例中，变量 b 就是变量 a 的引用，程序运行结果如下：

10 10
0018FDB4 0018FDB4

从这段程序中我们可以看出，变量 a 和变量 b 都是指向同一地址的，也即变量 b 是变量 a 的另一个名字，也可以理解为 0018FDB4 空间拥有两个名字：a 和 b。

由于引用和原始变量都是指向同一地址的，因此通过引用也可以修改原始变量中所存储的变量值，如例 2 所示。

【例 2】通过引用修改原始变量中的值： 
int a = 10;
int &b = a;
b = 20;
cout<<a<<" "<<b<<endl;
程序运行结果是输出两个 20，可见原始变量 a 的值已经被引用变量 b 修改。

如果我们不希望通过引用来改变原始变量的值时，我们可以按照如下的方式声明引用：

const 类型标识符 & 引用名 = 被引用的变量名

这种引用方式成为常引用。如例 3 所示。

【例 3】不能通过常引用来修改原始值： 
int a = 10;
const int &b = a;
b = 20;   //compile error
a = 20;
我们声明 b 为 a 的常引用，之后尝试通过 b 来修改 a 变量的值，结果编译报错。虽然常引用无法修改原始变量的值，但是我们仍然可以通过原始变量自身来修改原始变量的值，如例 3 中，我们用a=20;语句将 a 变量的值由 10 修改为 20，这是没有语法问题的。

通过例 2 我们可以知道，通过引用我们可以修改原始变量的值，引用的这一特性使得它用于函数传递参数或函数返回值时非常有用。

1) 函数引用参数

如果我们在声明或定义函数的时候将函数的形参指定为引用，则在调用该函数时会将实参直接传递给形参，而不是将实参的拷贝传递给形参。如此一来，如果在函数体中修改了该参数，则实参的值也会被修改。这跟函数的普通传值调用还是有区别的。

【例 4】函数的引用传值： 
#include<iostream>
using namespace std;

void swap(int &a, int &b);

int main()
{
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;
    cout<<num1<<" "<<num2<<endl;
    swap(num1, num2);
    cout<<num1<<" "<<num2<<endl;
    return 0;
}

void swap(int &a, int &b)
{
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
运行结果：

10 20
20 10

在本例中，我们将 swap() 函数的形参声明为引用，在调用 swap() 函数的时候程序是将变量 num1 和 num2 直接传递给形参的，其中 a 是 num1 的别名，b 是 num2 的别名。在 swap() 函数体中交换变量 a 和变量 b 的值，也就相当于直接交换变量 num1 和变量 num2 的值了，因此程序最后 num1=20，num2=10。

2) 函数引用返回值

在 C++ 中，非 void 型函数需要返回一个返回值，类似函数形参，我们同样可以将函数的返回值声明为引用。普通的函数返回值是通过传值返回，即将关键字 return 后面紧接的表达式运算结果或变量拷贝到一个临时存储空间中，然后函数调用者从临时存储空间中取到函数返回值，如例 5 所示。

【例 5】函数的普通返回值： 
#include<iostream>
using namespace std;

int valplus(int &a);

int main()
{
    int num1 = 10;
    int num2;
    num2 = valplus(num1);
    cout<<num1<<" "<<num2<<endl;
    return 0;
}

int valplus(int &a)
{
    a = a + 5;
    return a;
}
在例 5 中，valplus() 函数采用的是普通的传值返回，也即将变量 a 的结果加上 5 之后，将结果拷贝到一个临时存储空间，然后再从临时存储空间拷贝给 num2 变量。

当我们将函数返回值声明为引用的形式时，如例 6 所示。虽然例 6 运行结果和例 5 是相同的，但例 6 中的 valplus() 函数在将 a 变量加上 5 之后，其运算结果是直接拷贝给 num2 的，中间没有经过拷贝给临时空间，再从临时存储空间中拷贝出来的这么一个过程。这就是普通的传值返回和引用返回的区别。

【例 6】函数的引用返回值： 
#include<iostream>
using namespace std;

int & valplus(int &a);

int main()
{
    int num1 = 10;
    int num2;
    num2 = valplus(num1);
    cout<<num1<<" "<<num2<<endl;
    return 0;
}

int & valplus(int &a)
{
    a = a + 5;
    return a;
}
此外，我们还需要注意一个小问题。如果我们将例 6 中的 valplus() 函数定义成例 7 中所示的形式，那么这段程序就会产生一个问题，变量 b 的作用域仅在这个 valplus() 函数体内部，当函数调用完成，b 变量就会被销毁。而此时我们若将 b 变量的值通过引用返回拷贝给变量 num2 的时候，有可能会出现在拷贝之前 b 变量已经被销毁，从而导致 num2 变量获取不到返回值。虽然这种情况在一些编译器中并没有发生，但是我们在设计程序的时候也是应该尽量避免这一点的。

在例 5 和例 6 中，我们就是为了避免这一点才采用的引用传递参数。普通的传值返回则不存在这样的问题，因为编译器会将返回值拷贝到临时存储空间后再去销毁 b 变量的。

【例 7】一个可能获取不到返回值的例子： 
int & valplus(int a)
{
    int b = a+5;
    return b;
}
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