C++ 引用

引用（reference）是已存在对象的别名：声明时必须绑定到对象，之后对引用的操作即对原对象的操作。引用不可重新绑定到其他对象，且不能为空（左值引用语义）。C++ 常用引用传递大对象或需要修改形参的场景，语法比指针更简洁。本节在指针基础上说明左值引用、const 引用及与指针的差异。

引用的含义

若 int& ref = n;，则 ref 与 n 表示同一存储单元，不占用额外空间保存副本（实现上可能用地址，但语言层面是别名）。未初始化的引用非法，编译器会报错。

基本用法

#include <iostream>

int main() {
    int n = 5;
    int& ref = n;
    ref = 10;
    std::cout << n << "\n";
    return 0;
}

典型输出：10。对 ref 赋值即修改 n。

引用与指针的语法对比

引用形参

按引用传递可避免拷贝大对象，并允许函数修改实参：

#include <iostream>

void swap_int(int& a, int& b) {
    int tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
}

int main() {
    int x = 1, y = 2;
    swap_int(x, y);
    std::cout << x << " " << y << "\n";
    return 0;
}

典型输出：2 1。调用处写法与按值传递相同，无需写 & 或 *。

const 引用

const T& 承诺不通过该引用修改对象，可绑定到临时量并延长其生命周期至引用所在作用域结束（延长规则仅适用于 const 引用绑定临时量，不宜依赖其做复杂设计）：

void print(const std::string& s) {
    std::cout << s.size() << "\n";
}

int main() {
    print("hello");   // 临时 string 可绑定到 const 引用
    return 0;
}

只读遍历容器时常写 const auto&，见范围 for。需要修改时使用非 const 引用。

引用与指针对比

返回引用

函数可返回引用，但不得返回局部变量的引用或指针：函数结束后局部对象销毁，引用悬垂。合法情形包括：返回参数引用、静态存储期对象、或类成员引用。

int& bad() {
    int local = 0;
    return local;   // 悬垂引用，未定义行为
}

返回容器元素引用时，须保证容器在调用方使用期间仍然存活，例如由调用方拥有的 std::vector。

引用与指针的选用

• 默认传参：大对象或不可拷贝类型用 const T&；需要可选参数或重绑定用指针并判空。
• 与 C 接口：C API 多用指针；C++ 封装层可将引用转为内部指针。
• 成员：类可含引用成员，但须在构造函数初始化列表中绑定，且对象寿命须覆盖引用所绑对象。

右值引用（预告）

C++11 引入右值引用 T&&，用于移动语义与完美转发，见移动语义。本节左值引用是日常传参与别名的基础。

本节说明了引用的别名语义、const 引用与参数传递。下一节介绍new 与 delete：在自由存储区分配对象。