编辑“︁C++ 引用声明”︁

= C++引用声明 =

== 简介 ==
在C++中，'''引用'''（Reference）是一个已存在变量的别名，它为变量提供了另一个名称。引用在声明时必须初始化，且一旦绑定到一个变量后，就不能再绑定到其他变量。引用在函数参数传递、返回值优化等场景中非常有用，能够提高代码的可读性和效率。

引用与指针类似，但有以下主要区别：
* 引用必须在声明时初始化，指针可以稍后初始化。
* 引用不能为NULL，指针可以。
* 引用一旦绑定到一个变量后，就不能改变，指针可以重新指向其他变量。

== 基本语法 ==
引用声明的语法如下：
<syntaxhighlight lang="cpp">
数据类型 &引用名 = 变量名;
</syntaxhighlight>

例如：
<syntaxhighlight lang="cpp">
int x = 10;
int &ref = x;  // ref是x的引用
</syntaxhighlight>

== 详细解释 ==

=== 引用的特性 ===
1. '''必须初始化'''：引用在声明时必须绑定到一个变量。
   <syntaxhighlight lang="cpp">
   int y = 20;
   int &ref2;  // 错误：引用必须初始化
   int &ref2 = y;  // 正确
   </syntaxhighlight>

2. '''不可重新绑定'''：引用一旦初始化后，就不能再绑定到其他变量。
   <syntaxhighlight lang="cpp">
   int a = 5, b = 10;
   int &ref = a;
   ref = b;  // 这不是重新绑定，而是将b的值赋给a
   </syntaxhighlight>

3. '''引用作为别名'''：对引用的操作等同于对原变量的操作。
   <syntaxhighlight lang="cpp">
   int num = 42;
   int &r = num;
   r = 100;  // num的值现在为100
   </syntaxhighlight>

=== 常量引用 ===
可以声明对常量的引用，此时不能通过引用修改原变量的值。
<syntaxhighlight lang="cpp">
const int &cref = num;  // 常量引用
// cref = 50;  // 错误：不能通过常量引用修改值
</syntaxhighlight>

== 代码示例 ==

=== 基本示例 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int original = 7;
    int &ref = original;

    cout << "original: " << original << endl;  // 输出: 7
    cout << "ref: " << ref << endl;           // 输出: 7

    ref = 15;
    cout << "After modification:" << endl;
    cout << "original: " << original << endl;  // 输出: 15
    cout << "ref: " << ref << endl;            // 输出: 15

    return 0;
}
</syntaxhighlight>

=== 函数参数传递 ===
引用常用于函数参数传递，避免拷贝大对象：
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <iostream>
using namespace std;

void swap(int &a, int &b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    cout << "Before swap: x=" << x << ", y=" << y << endl;
    swap(x, y);
    cout << "After swap: x=" << x << ", y=" << y << endl;
    return 0;
}
</syntaxhighlight>
输出：
<pre>
Before swap: x=10, y=20
After swap: x=20, y=10
</pre>

== 实际应用场景 ==

=== 避免对象拷贝 ===
当传递大型对象到函数时，使用引用可以避免昂贵的拷贝操作：
<syntaxhighlight lang="cpp">
void processLargeObject(const LargeObject &obj) {
    // 处理obj，避免拷贝
}
</syntaxhighlight>

=== 函数返回引用 ===
函数可以返回引用，但要注意不能返回局部变量的引用：
<syntaxhighlight lang="cpp">
int &getElement(int arr[], int index) {
    return arr[index];  // 返回数组元素的引用
}

int main() {
    int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    getElement(array, 2) = 10;  // 修改array[2]为10
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

== 引用与指针的比较 ==
<mermaid>
mindmap
  root((引用 vs 指针))
    语法
      引用: "int &r = x;"
      指针: "int *p = &x;"
    初始化
      引用: 必须初始化
      指针: 可以稍后初始化
    可修改性
      引用: 不能重新绑定
      指针: 可以重新指向
    空值
      引用: 不能为NULL
      指针: 可以为NULL
    间接访问
      引用: 自动解引用
      指针: 需要*操作符
</mermaid>

== 注意事项 ==
* 不要返回局部变量的引用
* 引用不能指向临时对象（除非是常量引用）
* 引用通常用于函数参数和返回值，以提高效率

== 进阶主题 ==

=== 引用折叠 ===
在模板和完美转发中会涉及引用折叠规则：
<math>
\begin{align}
T\&\ \&\ &\rightarrow\ T\& \\
T\&\ \&\&\ &\rightarrow\ T\& \\
T\&\&\ \&\ &\rightarrow\ T\& \\
T\&\&\ \&\&\ &\rightarrow\ T\&\&
\end{align}
</math>

=== 右值引用 ===
C++11引入了右值引用（Rvalue reference），用于实现移动语义：
<syntaxhighlight lang="cpp">
int &&rref = 42;  // 右值引用
</syntaxhighlight>

== 总结 ==
C++引用是一种强大的特性，它：
* 提供了变量的别名
* 必须初始化且不可重新绑定
* 常用于函数参数传递和返回值
* 比指针更安全，语法更简洁
* 在C++11及以后版本中，右值引用支持移动语义

正确使用引用可以写出更高效、更易读的C++代码。

[[Category:编程语言]]
[[Category:C++]]
[[Category:C++ 引用]]