C++的引用到底是什么？用了这么久，还不知道它居然也是个指针…
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前段时间写过一篇《C++编程之引用的详细总结》 ，看过就知道，哦，原来引用是对象/变量的一个别名，在使用时，是直接操作对象本体，因此通过引用传参，不需要拷贝内存，效率很高。但是最近有人私下问我：“你写的倒是挺全面的，但是引用的本质到底是什么？”
因此，今天决定再深入解释一下引用。
其实 引用的本质在C++内部实现是一个指针常量。C++编译器在编译过程中使用常指针作为引用的内部实现，因此引用所占用的空间大小和指针相同，这个过程是编译器内部实现，用户不可见。
#include<iostream>
using namespace std;
// 编译器判断是引用，会将入参自动转换成int* const ref = &a;
void Test(int &ref)
{
ref = 10; // ref是引用，此处会转换为 *ref = 10;
}
int main()
{
int a = 100;
int & b = a; //自动转换为int* const b = &a;这就说明为什么引用必须要初始化。
b = 20; //编译器判断b是引用，自动转换为*b = 20;
Test(a);
return 0 ;
}
这就是引用为什么必须要初始化，因为内部转换为常指针时，需要拿到它的地址，所以必须要先初始化。
接着通过反汇编，验证两种情况是等价的。
使用引用传参
#include<iostream>
using namespace std;
void Test(int& a)
{
a = 100;
}
int main()
{
int b = 10;
Test(b);
cout << "b = " << b << endl;
return 0;
}
运行结果
断点调试，进入汇编
00F52AF8 mov eax,dword ptr [a] //dword表示的是双字，四字节。a中保存的是内存中的地址。将该地址处的4字节数据传送到eax中。
00F52AFB mov dword ptr [eax],64h //将64h的值传递给 [eax] 所指示的内存单元，也就是a的本体
如图显示断点到 a = 100 之前，a的值是10.，执行之后，如下图所示。
这样就通过操作引用，实际修改了本体的值。
使用常指针传参
#include<iostream>
using namespace std;
void Test1(int* const a)
{
*a = 1000;
}
int main()
{
int b = 10;
Test1(&b);
cout << "b = " << b << endl;
system("pause");
return 0;
}
运行结果
同样，断点调试到汇编中看看结果
001D2A98 mov eax,dword ptr [a] //a中保存的是内存中的地址。将该地址处的4字节数据传送到eax中。同样是双字节dwod，前面引用也是双字节，说明引用内部就是常指针。
001D2A9B mov dword ptr [eax],3E8h // 将3E8h的值传递给 [eax] 所指示的内存单元，也就是a的本体
如下图所示
当执行 a=1000 后，a的值也变为1000，如下图汇编代码：
因此，从汇编层看，引用在内部的确被转换为常指针。这就解释了引用必须要初始化的原因，初始化后，不能再修改指向。因此可以通过引用， 间接代替指针 ，比如一级指针可以直接用引用代替，二级指针可以用一级指针的引用代替，三级指针可以用二级指针的引用代替等。
总结完引用的本质，接着补充几个实际的例子。
数组的引用
void Test()
{
int arr[10];
int (&pArr)[10] = arr;
for(int i = 0; i< 10;i++)
{
arr[i]=i;
}
for(int i =0; i<10;i++)
{
cout<<pArr[i]<<endl;
}
}
输出结果：
0
1
2
3
...
9
指针的引用
#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
int age;
}
// 使用二级指针给一级指针分配内存。可以通过指针的引用简化为一级指针，如下AllocSpace2
void AllocSpace1(Person **p)
{
*p = (Person*)malloc(sizeof(Person));
return;
}
// 使用指针的引用传参
void AllocSpace2(Person* &p)
{
p = (Person*)malloc(sizeof(Person));
return;
}
int main()
{
Person* p = NULL;
AllocSpace1(&p); // 取地址，传入二级指针
AllocSpace2(p); // 引用，直接传入一级指针本体。
return 0;
}
// 因此，可以使用引用简化指针，即二级指针可以用一级指针的引用代替，一级指针直接用引用代替，减少指针操作。
