c++中的引用

在c++中，为了改变c语言中指针使用的种种麻烦与困难，定义了一种新的复合类型－－－引用，引用也分为很多种，比如左值引用、右值引用、常量引用等等。

左值引用

一般情况下，大家见的最多的就是左值引用。右值引用通常与移动操作结合起来的比较多。其中左值引用使用&符号，右值引用使用&&。

下面是左值引用的两个大类。 ## 普通引用 引用为对象起了另外一个名字，引用类型引用（refers to）另外一种类型。通过将声明符写成&d的形式来定义引用类型，其中d是声明的变量名。如下：

int i1 = 1024;
int &r1 = i1;	//r1是i1的引用（也就是i1的别名）
int &r2;	//错误！引用必须初始化，引用是无法复制的，因为对引用赋值其实是对引用绑定的变量赋值。
int &r3 = 1024;	//错误！普通引用不能绑定常量

如下是几个注意问题： 1. 引用必须初始化！因为引用是无法赋值的，对引用赋值其实是对引用绑定的变量赋值。

2. 普通引用（非常量引用）是不能绑定常量的！因为可以使用引用对绑定的变量进行赋值，所以如果引用绑定了常量，就会有改变常量的操作发生的可能。

3. 没有引用的引用，但是可以通过引用绑定到一个对象（如int i=1; int &a=i; int &b=a;这样是可以的，但是b绑定的是i）。因为引用本身只是一个别名，不是一个对象，所以不能定义引用的引用。

4. 引用的类型必须与绑定的对象严格匹配。

5. 引用只能绑定在对象上，不能与字面值或者某个表达式的计算结果绑定。

拓展：定义内置数组的引用。

因为内置数组不可拷贝，所以内置数组的引用就会十分有用，并且高效。使用方法如下：

int arr[10] = {1};	//第一个元素为１，其他元素默认初始化为０
int (&arrRef)[10] = arr;	//其实就是多取了一个名
cout<<arrRef[0];	//输出１

常量引用

科普一下，const可以分为顶层const与底层const两种。一般对象只会有顶层const，表示对象本身是常量不能修改；而对于指针与引用变量除了顶层const外（表示自身是常量，一般只对指针而言，引用一般只关心底层const），还有底层const，表示自身指向或者引用的对象是常量。

此处常量引用指的是底层const，即不能通过此引用改变绑定的对象。常量引用有几个特殊的地方：

1. 常量引用可以绑定常量，也可以绑定非常量（但是不能通过此引用改变这个非常量的值）；

2. 常量引用的类型不必与绑定的对象严格一致，只要可以转换成常量引用的类型即可；

3. 常量引用可与字面值或者某个表达式的计　算结果绑定；

其中第一条很容易理解，第二条、第三条的原因可由下面例子知道原因：

double d1 = 3.14;
const int &r1 = d1;	//正确！
//上式等价于如下：
const int temp = d1;	//先生成一个临时变量（与常量引用类型一致）
const int &r1 = temp;	//让r1绑定这个临时量

当所要绑定的对象与常量引用类型不一样时，编译器便会创建一个临时变量，并将原变量转换类型赋值给这个临时变量，常量引用最终绑定的是这个临时变量。当绑定对象是某个表达式时执行操作一样。注意！这种操作只在必要时发生，如果绑定的是一个类型相符的变量，则直接进行绑定操作，不会有什么临时变量。(因此这个引用其实与原变量不再相关，即使原变量值被修改了，这个引用指向的值不变，其实常量引用就相当于一个字面值常量)

右值引用

新标准中为了支持移动操作，有了右值引用的概念。顾名思义，右值引用就是绑定到右值的引用。

int i = 42;	
int &r = i;				//正确：r是变量i的引用
int &&rr = i;			//错误：不能将一个右值引用绑定到一个左值上
int &r2 = i*42;			//错误：不能将一个普通引用绑定到一个右值上
const int &r3 = i*42;	//正确：可以讲一个常量引用绑定到一个临时变量上
int &&rr2 = i*42;		//正确：将右值引用绑定到一个右值上

由上我们可以看出，左值一般有持久的状态，是一个稳定的对象；而右值要么是字面值常量，要么是表达式求值过程中创建的临时变量。

此处需要说明的一点是变量表达式都是左值，我们不能将一个右值引用绑定到一个右值引用上，因为右值引用本身是左值，是可以通过右值引用改变它指向对象的值的。如下：

int &&r1=42;	//正确：42是一个右值
int &&r2=r1;	//错误：右值引用类型的变量表达式r1是一个左值
//注意：这样的操作在左值引用就是可以成立的。

std::move()

提到右值引用，就不得不提std::move()这个函数（头文件utility）。这个函数的作用就是将参数包装成一个右值。

因为右值引用为左值，所以我们可以通过右值引用改变源对象的值：

int i = 1;
//int &&rr1 = i;    错误，不能绑定左值
int &&rr2 = std::move(i);	//此处move返回一个右值类型的值被绑定到右值引用类型变量rr2
rr2 = 2;	//正确；通过右值引用改变变量i的值
cout<<i<<endl;	//输出２
//int &&rr3 = rr2;  错误，rr2是左值

通常肯定不会这样使用move，通常我们将move函数来辅助完成一个对象的移动操作，因此，往往调用move意味着就承诺：除了对源对象重新赋值或者销毁它外，我们将不再使用它。在对一个源对象做了move操作后，我们只能保证移后源对象结构依旧完好，可以正常销毁，但是它的值我们不能做任何假设。

万能引用

其实还有一种引用，那就是万能引用，万能引用形式和右值引用一样。万能引用只出现在型別推导的场景下，万能引用可以根据不同的语境选择是成为左值或者右值引用。

std::forward()

万能引用总是会搭配std::forward()使用，这个函数会根据语境选择是否将参数包装成一个右值。仅在实参原本是右值时才会。因此这中操作也叫做完美转发。

forward和move其实就是强制类型转换，只不过前者是有条件的转换，后者无条件转换。

参考资料

• [1] C++ Primer（第5版）