C++中的引用 - 技术栈

引用的注意事项

一、引用的「必守规则」（编译层面）

1、引用必须在定义时初始化

引用是变量的 "别名"，不能先定义、后绑定，这是和指针最核心的区别。

cpp 复制代码

int a = 10;
int& ref1 = a;  // ✅ 正确：定义即绑定
// int& ref2;    ❌ 错误：引用未初始化（编译报错）

2、引用一旦绑定，无法更换绑定对象

引用的绑定关系是 "终身制"，看似 "重新赋值" 的操作，实际是给原绑定变量赋值：

cpp 复制代码

int a = 10, b = 20;
int& ref = a;
ref = b;        // 不是绑定b，而是把b的值赋给a（a=20）
cout << a;      // 输出20，ref仍指向a

3、无 "空引用"、无 "引用的引用"、无 "指向引用的指针"

引用必须绑定有效变量，不存在nullptr引用；

引用本身不占独立内存，因此无法对引用再取引用，也不能定义指向引用的指针：

cpp 复制代码

int a = 10;
int& ref = a;
// int&& ref_ref = ref; ❌ 错误：无"引用的引用"（C++11右值引用≠引用的引用）
// int&* p = &ref;      ❌ 错误：无"指向引用的指针"
int* p = &ref;         // ✅ 正确：取引用地址=取原变量地址

二、引用的「生命周期陷阱」（运行层面）

1、禁止返回局部变量的引用

函数内局部变量存储在栈上，函数结束后立即销毁，返回其引用会产生 "悬空引用"：

cpp 复制代码

// ❌ 错误示例
int& bad_func() {
    int temp = 50;
    return temp; // 局部变量销毁后，引用悬空
}
// ✅ 正确方案：返回静态变量引用（全局区，生命周期同程序）
int& good_func() {
    static int temp = 50;
    return temp;
}

2、左值引用避免绑定临时对象

普通左值引用（T&）不能绑定临时值（如函数返回值、表达式结果）；

const左值引用（const T&）是例外，可延长临时对象的生命周期：

cpp 复制代码

int get_num() { return 100; } // 返回临时变量
// int& ref = get_num(); ❌ 错误：左值引用绑定临时值
const int& ref = get_num();  ✅ 正确：const引用延长临时变量生命周期

三、引用的「场景化注意事项」（实用层面）

cpp 复制代码

void modify(int& x) { x += 10; }
void print(const int& x) { cout << x; }
modify(10);  // ❌ 错误：非const引用不能绑字面量
print(10);   // ✅ 正确：const引用支持字面量

引用做函数参数

一、引用做函数参数的核心优势

相比传统的「值传递」，引用传参有两个关键优势：

1、避免拷贝：尤其是大对象（如自定义类、数组），值传递会复制整个对象，引用仅传递别名，大幅节省内存、提升效率；

2、可修改实参：通过非 const 引用可直接修改函数外部的实参，无需通过返回值传递修改结果。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 值传递：拷贝整个string（大对象，效率低）
void change_str_by_value(string s) {
    s = "hello value";
}

// 引用传递：无拷贝，可修改实参
void change_str_by_ref(string& s) {
    s = "hello reference";
}

int main() {
    string str = "original";
    change_str_by_value(str);
    cout << str << endl; // 输出：original（值传递不修改实参）
    
    change_str_by_ref(str);
    cout << str << endl; // 输出：hello reference（引用传递修改实参）
    return 0;
}

二、引用做函数参数的分类与使用场景

根据是否加const，引用参数分为两类，适用场景完全不同：

非 const 引用（T&）
核心用途：需要修改函数外部的实参；
限制：只能接收「左值」（即有名字的变量），不能接收字面量、表达式结果、临时对象；

cpp 复制代码

// 非const引用传参：修改实参
void swap(int& a, int& b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    swap(x, y); // ✅ 正确：传入左值（变量）
    cout << x << "," << y << endl; // 输出：20,10
    
    // swap(10, 20); ❌ 错误：非const引用不能绑定字面量（右值）
    // swap(x+5, y); ❌ 错误：非const引用不能绑定表达式结果（临时值）
    return 0;
}

const 引用（const T&）
核心用途：只读访问实参、避免大对象拷贝（最常用！）；
优势：可接收「左值」「右值」（字面量、表达式、临时对象），是 "万能传参方式"；
示例：打印大对象（避免拷贝）

cpp 复制代码

// 自定义大对象（示例）
struct BigObject {
    int data[10000]; // 大数组，拷贝成本高
    int id;
};

// const引用传参：只读、无拷贝
void print_big_obj(const BigObject& obj) {
    cout << "Object ID: " << obj.id << endl;
    // obj.id = 100; ❌ 错误：const引用禁止修改实参
}

int main() {
    BigObject obj{ {}, 123 };
    print_big_obj(obj); // ✅ 正确：传入左值
    
    // 临时构造对象（右值），const引用可接收
    print_big_obj(BigObject{ {}, 456 }); // ✅ 正确：传入临时对象
    return 0;
}