何时使用引用？

Question

我的理解是引用是对已经存在的变量的别名，它们不能为null。当修改原始输入时，它们对于函数调用非常有用，因为相比指针而言，引用更安全。

除了上述情况和必须使用引用的情况外，还有其他原因/用例可以使用引用而不是所谓的“已经存在的变量”吗？

注：我想知道在不调用函数（我已经知道了）的情况下，引用还有哪些其他用途或用例？我还特别想知道在什么情况下引用优于原始变量，而不是优于指针（在选择两者之间时，另一个问题已经告诉我“尽可能使用引用，必须使用指针”）。

- thegreatjedi

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如果您想向函数或方法传递大型参数，或者想在对象中“存储”它（而不制作副本），请使用引用。引用具有与指针相同的功能（关于多态性或rtti）。没有办法指出什么是“更好”或“更差”的 - 引用或指针，一切都取决于您使用它们的上下文。 - user1770426

ITT：楼主问“除了在函数调用中，我们还在哪里使用引用”，而大家的回答都是“在函数调用中”。 - M.M

答案的一小部分：引用通常作为对象的不同类型别名而有用。if (x->is_a_foo()) { foo& xf=static_cast<foo&>(*x); xf.memberof_foo(...)...} - JSF

另一个答案的微小部分：当一个对象的一小部分混乱选择会以过大或明显错误的方式重复时：T& r=a[++i].b[--j].m_t; ... r(a)+r(b) ... 假设适当的 T::operator()，我们希望有一种不混乱的方法来调用它两次（而且不会两次修改 i 或 j）。 - JSF

Answer 1

假设您有一个很大的结构，或者是std::vector或std::string对象，并且您通过值将其传递给函数。这意味着该对象被复制，对于大型对象（例如数百万个条目的向量）可能相当低效。然后，您可以使用对常量对象的引用来传递，例如 std::vector<SomeType> const& my_object。

- Some programmer dude

Answer 2

我们使用引用的原因如下：

1. 修改调用函数的局部变量。
2. 传递大型参数。
3. 避免对象切片。
4. 在函数中实现运行时多态。

更多信息，请参见http://www.geeksforgeeks.org/when-do-we-pass-arguments-by-reference-or-pointer/。

- Murali Manohar

Answer 3

尽可能使用引用而不是指针。除非您想操作低级内存，否则不应处理指针。另一个用途是使用new作为指针在堆上保留主数据，并传递该指针的引用。但是，使用new unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr组合甚至都不需要这样做。唯一需要指针的地方是当您的对象可以为nullptr时，因为引用不能为NULL。您可以安全地假设引用是有效的对象，除非有人以变态的方式扭曲了代码。

- Shiv

Answer 4

普遍认为引用比指针更安全，但这是一种误解。产生空引用和其他非法引用同样容易。这些问题可能会在程序崩溃之前传播相当远。以下是一些例子：

• 创建空引用：只需取消引用空指针以将结果传递给期望引用的内容。

  class Foo {
      public:
          Foo() : bar(null_ptr) {}
          void setSize(size_t newSize) {
              delete bar;
              bar = new int[newSize];
          }
          doSomething() {
              myVec.push_back(bar[0]);    //这将在push_back()实现的某个地方崩溃，而不是在此处！
          }
      private:
          int* bar;
          std::vector<int> myVec;
  };
  
  void baz() {
      Foo myFoo;
      myFoo.doSomething();
  }
  

  重点是上面的代码不会在您取消引用空指针的地方崩溃，它只会悄悄地创建一个空引用。这是合法的，因为将空指针取消引用被定义为未定义行为，并且创建空引用是编译器可以执行的有效操作。

  空引用将成功传递给std::vector<>::push_back()，它仅在它自己尝试使用引用实际获取其后面的值时才会导致段错误。

• 悬空引用：让引用对象在引用结束之前结束其生命周期即可。同样，与指针相同的问题：

  std::vector<int> foo;
  foo->push_back(7);
  int& bar = foo[0];                   //完全合法
  bar *= 6;                            //完全合法
  foo->push_back(8);                   //完全合法
  cout << "The answer is: " << bar;    //BOOM，bar是悬空的，导致未定义行为的结果
  

  注意：此代码实际上可能按预期运行，就像访问悬空指针的代码可能可重复地按预期运行一样。

• 超出范围的引用：与指针一样容易实现：

  std::vector<int> array;
  array.resize(7);
  int& bar = array[7];    //未定义行为，即使编译器检测到这一点，它也会悄悄地忽略它
  bar = 42;    //由于这是未定义行为，编译器可能会优化掉这一行
  

  与悬空引用一样，此代码可能完全正常运行，但可能不会执行您认为它执行的操作。由于优化，它甚至可能不会写入超出范围的元素。或者它可能会破坏堆栈，或者两者都会默默地计算错误的结果。在这里只是崩溃并不是最不可能的结果。

正如您所看到的，最后两个示例代码甚至不需要显式指针，它们仅使用现代、闪亮的C++风格数据结构。然而，它们会导致未定义的行为，在调用它的地方不会引起注意。非法引用可能从创建它的地方传播任何距离，然后才会开始发生明显的糟糕事情。这正是人们害怕使用指针的原因；指针和引用的危险是相同的。

因此，真正有意义的地方使用引用。但不要依赖于它们是“安全”的。

- cmaster - reinstate monica