C++ 中的引用
在 C++ 里，引用（reference）相当于给已有变量起了一个"别名"，通过这个名字可以直接操作原变量的数据。
示例代码：
cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int x = 10;
int& ref = x; // ref 是 x 的引用
cout << ref << endl; // 通过引用打印值
ref = 22; // 修改引用指向的值，再打印
cout << ref;
return 0;
}输出：
10
22解释：
在这段程序中，ref 是变量 x 的引用，也就是说 ref 只是 x 的另一个名字。当 ref 的值被修改时，x 的值也随之改变，因为 ref 和 x 指向同一块内存地址。
如果你之前用过指针，会发现引用和指针有些相似------它们都指向同一块内存。但引用提供了一种更简单、更易读的方式来给变量起别名，而且不需要使用 * 运算符。
1.语法
使用 & 可以创建一个变量的引用，形式如下：
cpp
T &ref = var;
这里，`ref` 就是变量 `var` 的引用，类型为 `T`。关于引用，必须牢记以下几点：
- 创建引用时必须立即初始化。
- 引用一旦声明，就不能再改指其他变量。
2.使用场景
在 C++ 中，引用有多种用途，下面列出几种常见场景：
（1）按引用传递参数
引用常用于函数参数，使得函数内部可以直接修改调用者传来的原始变量。对于占用内存较大的数据结构，还能避免复制，提高效率。
示例代码：
cpp
#include <iostream>
using namespace std;
void modifyValue(int &x) {
x = 20;// 直接修改原始变量
}
int main() {
int a = 10;
modifyValue(a);// 把 a 以引用方式传进去
cout << a;
return 0;
}输出：
20解释：
modifyValue() 通过引用直接修改了变量 a，过程中没有产生任何副本，因此原始变量被成功改写。
（2）从函数返回引用
在 C++ 中，函数可以返回变量的引用。这在需要返回占用内存较大的数据结构，或希望直接修改函数内部某个变量时特别有用。
示例代码：
cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int& getMax(int &a, int &b) {
// 返回两个数中较大的那个的引用
return (a > b) ? a : b;
}
int main() {
int x = 10, y = 20;
int &maxVal = getMax(x, y);
// 直接修改较大的那个数
maxVal = 30;
cout << "x = " << x << ", y = " << y;
return 0;
}
ini
输出：
x = 10, y = 30解释：getMax() 返回的是两个整数中较大者的引用。由于 maxVal 是这个引用的别名，修改 maxVal 就等于修改了原来的变量 y。
注意：不要返回局部变量的引用，因为函数执行完毕后，这些局部变量会被销毁，导致引用指向无效内存。
（3）在范围 for 循环中修改数据
范围 for 循环通常用于遍历容器。如果我们想在遍历的同时修改元素，就需要使用引用。
示例代码：
cpp
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
vector<int> vect{ 10, 20, 30, 40 };
// 使用引用即可修改元素
for (int& x : vect) {
x = x + 5;
}
// 打印修改后的结果
for (int x : vect) {
cout << x << " ";
}
return 0;
}输出：
15 25 35 453.引用的限制
- 一旦引用被绑定到某个对象，就不能再改绑到另一个对象；引用无法"重置"。这一点通常由指针来完成。
- 引用不能为 NULL。指针可以赋值为 NULL 来表示"未指向任何有效对象"。
- 引用在声明时必须立即初始化。指针则没有这条限制。
由于上述限制，C++ 的引用无法用来实现链表、树等动态数据结构；而这些结构在 Java 里完全可以靠引用实现。Java 的引用没有上述约束，功能更强大，这也是 Java 不需要指针的根本原因。
4.使用引用的优点
（1）更安全
引用必须初始化，因此像"野指针"那样的"野引用"几乎不可能出现（当然，仍然可能通过某些手段让引用绑定到无效内存，但概率远低于指针）。
（2）更易用
- 访问引用指向的值时无需写解引用符号
*；用法跟普通变量完全一样。 - 声明时只需写一次
&，之后全程当普通变量用。 - 访问对象成员直接用点号
.；而指针得用箭头->，再多写一层符号。
（4） 语法强制需求，有些地方根本"非引用不可"：
- 拷贝构造函数的参数必须是引用，不能用指针。
- 重载某些运算符（如前置
++）时，也必须返回引用才能达到标准语义。
5.指针与引用在 C++ 中的区别
C 与 C++ 支持指针，这与大多数其他编程语言（如 Java、Python、Ruby、Perl 和 PHP）不同，这些语言只支持引用。但有趣的是，C++ 除了指针之外，同时还支持引用。
表面上看，引用和指针非常相似：二者都能让"一个变量"去访问"另一个变量"。由于它们提供的功能有很多重叠，很多人搞不清楚这两种机制到底差在哪里。
（1）指针（Pointers）：
指针是一个变量，其值为另一个变量的内存地址。要使用指针所指向的内存内容，必须显式地用 * 运算符进行解引用。
（2）引用（References）：
引用变量是"别名"，即给某个已存在的变量起另一个名字。虽然底层实现里引用也保存了对象的地址，但它可以被视为"带自动解引用的常量指针"（注意：不是"指向常量的指针"）。编译器会在需要时自动帮你加上 * 运算符。
理解指针与引用的差异对高效编写 C++ 代码至关重要。《C++ 课程》对这两个概念做了深入讲解，帮助你在实际开发中选择合适的方案。
ini
int i = 3;
// 指针变量ptr 存放 i 的地址
int *ptr = &i;
// i 的引用（或别名）
int &ref = i; 差异 1：初始化方式
指针可以这样初始化：
cpp
int a = 10;
int *p = &a; // 方式 1：声明时一起初始化
// 也可以分两步：
int *p; // 方式 2：先声明
p = &a; // 后赋值指针允许"先声明、后赋值"。而引用必须在声明的同时完成绑定：
cpp
int a = 10;
int &p = a; // 正确：声明即绑定下面这种写法是错误的：
cpp
int &p; // 错误：引用未初始化
p = a; // 非法，编译器会报错注意：不同编译器对"未初始化引用"的诊断信息可能略有差别，上面现象基于 Turbo IDE 测试。
差异2： 重新赋值
指针可以随时重新指向别的对象，这一特性对实现链表、树等数据结构至关重要：
cpp
int a = 5;
int b = 6;
int *p;
p = &a; // p 指向 a
p = &b; // 现在改指向 b，完全合法差异3：引用则不能被重新绑定。
必须在定义时一次性完成绑定，后续再写同名声明会报错：
cpp
int a = 5;
int b = 6;
int &p = a; // 正确，p 是 a 的别名
int &p = b; // 错误：重复定义，编译器报"multiple declaration"
// 但可以用另一个引用来引用现有引用
int &q = p; // 合法，q 同样绑定到 a差异4：内存地址
指针本身占用独立的栈空间，有自己的地址；而引用与原变量共享同一地址，不会额外占内存。
cpp
int &p = a;
cout << &p << '\n' << &a; // 两行输出结果相同差异5：NULL 值
指针可以直接赋 NULL（或 nullptr）表示"不指向任何对象"；引用不允许绑定为空，必须始终绑定到有效对象。这种约束避免了空引用导致的运行时异常。
C++ 中引用（Reference）与指针（Pointer）的差异对照表
| 特性 | 引用（Reference） | 指针（Pointer） |
|---|---|---|
| 定义 | 现有变量的别名（alias） | 存放另一个变量地址的变量 |
| 初始化 | 必须在声明时初始化，且不可重新绑定 | 可延迟初始化，并可随时重新指向别的对象 |
| 空值性 | 不能为 null，必须始终绑定有效对象 | 可为 null（如 nullptr），表示不指向任何对象 |
| 语法 | 声明与使用均用 &；使用时不需额外符号 | 声明用 *，解引用用 *，取地址用 & |
| 解引用 | 无需显式解引用，像普通变量一样直接使用 | 必须用 * 解引用才能访问所指对象的值 |
| void 类型 | 不能有 void 引用 | 可以声明 void*（通用指针） |
| 多级间接 | 只有一级间接（无"引用的引用"语法） | 支持 n 级间接（单重、双重、三重指针...） |
| 指针算术 | 不支持自增、自减等算术运算 | 支持算术运算（++、--、+、- 等） |
| 典型用途 | 函数参数、返回值，语义简单、可读性好 | 动态内存管理、数据结构、数组操作等复杂场景 |
| 示例 | int& ref = x; | int* ptr = &x; |
6.什么时候用引用，什么时候用指针？
二者性能完全一致，因为引用在底层就是用指针实现的。不过，下面几条经验可以帮你快速决定：
用引用（Reference）的场景
- 函数参数与返回值------语义清晰、语法简洁，无需判空。
用指针（Pointer）的场景
- 需要指针算术或允许传入"空值"时。例如：处理数组（数组下标本质上就是指针算术）。
- 实现链表、树等数据结构及其算法------需要频繁地"改指"不同节点，必须能重新指向（reseating）。
一句话总结（引自 C++ FAQ Lite）
能引用就引用，非得"改指"再用指针。
引用通常出现在对象的"外壳"（public 接口），指针则藏在"内部"实现。
唯一例外： 如果函数需要"哨兵值"表示"无对象可引用"，此时应使用指针并把 nullptr 赋予特殊含义；引用绝不能绑定到空对象。
7.拓展 什么时候应该"按指针传参"？
在 C 语言里，"按指针传递"会把实参的地址而不是值交给函数。这样函数内部就能直接改到调用者的数据，同时也能提升性能（避免大块数据复制）。
以下场景建议使用指针传参：
- 需要修改调用者手里的局部变量，函数内部通过解引用指针，就能把改动写回原来的变量。
示例
c
#include <stdio.h>
// 通过指针把调用者的 x 改成 20
void fun(int *x)
{
*x = 20;
}
int main(void)
{
int x = 10;
fun(&x); // 把 x 的地址传过去
printf("New value of x is %d\n", x);
return 0;
}
vbnet
New value of x is 20- 传递"大块头"参数时避免高成本拷贝，当实参是体积很大的对象（如结构体、类）时，按指针传递只需要传一个地址，可显著减少复制开销。
示例
下面先用"值传递"实现打印员工信息：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Employee {
char name[50];
char desig[50];
};
/* 值传递：每次调用都会复制整个结构体 */
void printEmpDetails(const struct Employee emp)
{
printf("Name: %s\n", emp.name);
printf("Designation: %s\n", emp.desig);
}
int main(void)
{
struct Employee emp1;
strcpy(emp1.name, "geek");
strcpy(emp1.desig, "Software Engineer");
printEmpDetails(emp1); // 实参被完整拷贝一次
return 0;
}
makefile
Name: geek
Designation: Software Engineer问题 ：每次调用 printEmpDetails() 都会生成一份 Employee 的副本，字符串数组全部复制，效率低。改用指针传递：
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Employee {
char name[50];
char desig[50];
};
/* 指针传递：只传 8 字节地址，无结构体拷贝 */
void printEmpDetails(const struct Employee *emp)
{
printf("Name: %s\n", emp->name);
printf("Designation: %s\n", emp->desig);
}
int main(void)
{
struct Employee emp1;
strcpy(emp1.name, "geek");
strcpy(emp1.desig, "Software Engineer");
printEmpDetails(&emp1); // 只传地址
return 0;
}运行结果完全相同，但省去了复制成本。
注意：该优势仅对结构体/类等"大对象"有意义；基本类型（
int、char等）按值传递反而更简洁高效。
- 一次性返回多个值，当函数需要"吐出"不止一个结果时，可以把额外的结果通过指针参数写回调用者。
示例
c
#include <stdio.h>
/* 同时计算两数之和与积，结果通过指针带回 */
void calcSumAndProduct(int x, int y, int *sum, int *prod)
{
*sum = x + y; /* 写回和 */
*prod = x * y; /* 写回积 */
}
int main(void)
{
int x = 5, y = 7;
int sum, prod;
calcSumAndProduct(x, y, &sum, &prod); /* 传地址让函数回填 */
printf("Sum is: %d\nProduct is: %d\n", sum, prod);
return 0;
}
csharp
Sum is: 12
Product is: 35要点
-
函数返回值只能有一个，但通过指针参数可以"带"出任意多个结果
-
调用者只需把待写入变量的地址传进去即可，无需额外全局变量或结构体