引用时C++的一个特性,它就像能自动被编译器逆向引用的常量型指针一样。C++中引用的思想来自Algol语言。引用是支持C++运算符重载语法的基础,也为函数参数的传入传出控制提供了便利。拷贝构造函数是特殊的构造函数,需要用引用来实现从现有的相同类型的对象产生新的对象。编译器用拷贝构造函数通过传值方式来传递和返回对象。
C和C++指针的区别在于,C++是一种类型要求更强的语言。C不允许随便把一个类型的指针指派给另一个对象,但允许通过void*来实现。C++是不允许这样做的。
引用(&)像一个能被编译器逆向引用的常量指针。通常用户函数的参数表或函数的返回值。但也可以独立使用。当创建引用时,引用必须被初始化执行一个存在的对象。引用必须和存储单元联系,访问引用时,实际上就是在访问那个存储单元。考虑一个引用最简单的方法是把它当作一个奇特的指针。这个指针的优点就是不用考虑它是否初始化了,编译器会强迫它初始化,且不用知道怎样对它逆向引用。使用引用时有一定的规则:1)当引用被创建,必须被初始化(指针则可以在任何时候被初始化)。2)一旦一个引用被初始化为指向一个对象,它就不能被改变为对另一个对象的引用(指针则可以在任何时候指向另一个对象)。3)不可能有NULL引用。必须确保引用是和一块合法存储单元相关联。
函数中最常见的引用时在函数的参数和返回值。当被用作函数时,函数内任何对引用的更改将对函数外的参数改变。通过指针也可以这么做,不过语法上不很清晰。如果从函数中返回一个引用,必须象从函数中返回一个指针一样对待。在函数参数中使用常量引用特别重要。函数也许会接受临时的对象,这个临时对象由一个函数的返回值或函数使用着显式地创立,临时对象总是不变的,因此如果不使用常量引用,参数将不被编译器接受。C语言中如果要对指针进行引用,如果想改变指针本身而不是所指向的内容,函数声明可能是:void f(int**),传递时必须取得指针的地址。而在C++中,函数参数变成指针的引用,用不着取得指针的地址。
有一种提高效率的方法是,传值方式需要调用构造函数和析构函数,如果不想改变参数,则可以通过常量引用来传递,它仅需要将地址压栈。只有一种情况不适用于传递地址方式,就是当传值是唯一安全的途径,否则将会破坏对象时(而不是修改外部对象)。
拷贝构造函数,通常被称为X(&X)(X引用的X)。在函数调用时,这个构造函数是通过传值方式传递和返回类型的根本所在。在C和C++中,参数从右往左进栈,然后调用函数,调用代码负责清理栈中参数,通过传值方式传递参数时,编译器简单的将参数拷贝压栈,并为压栈参数产生正确拷贝。编译器把返回值放在寄存器中返回它。拷贝这个值得比特位等同于拷贝对象。当编译器为函数调用产生代码时,首先把所有参数压栈,然后调用函数,在函数内部,产生代码,向下移动堆栈指针为函数局部变量提供存储单元。在汇编语言call中,CPU把代码中的函数调用指令的地址压栈,汇编语言return可以用这个地址返回到调用点。当寄存器没有足够大的地方存储返回值时,就会将返回值的地指向一个函数参数一样压栈,让函数直接将返回值信息拷贝到目的地。
对于传递和返回大的简单结构时所用的方法是从一个地方到另一个地方拷贝比特位,对于C是可行的。但是C++中,对象比一组比特位要丰富得多。当通过传值方式传递一个对象时,就创立了一个新的对象。函数体内的对象由原函数体外的原来存在的对象传递。从函数返回也是如此。当编译器从现有对象创建新对象时,可以通过定义自己的函数来做些事情,因为是在创建新对象,所以这个函数应该是构造函数,并且传递给这个函数的单一参数是所创建的对象的源对象,但该对象不能穿入构造函数,因为试图定义处理传值方式的函数按句法构造传递一个指针是没有意义的,所以可以使用源对象的引用,这个函数被称为拷贝构造函数。当包含更复杂的类型时,如果没有创建拷贝构在函数,C++编译器也将自动创建拷贝构造函数。仅当准备用传值的方式传递类对象时,才需要拷贝构造函数。有个简单的方法防止通过传值的方式传递:生命一个私有拷贝构造函数。甚至不用去定义,除非成员函数或友元函数需要执行传值方式的传递。
一般来说引用语法比指针语法要好,当传递一个可以改变的参数时,从代码维护角度来说,使用指针可能更安全。除非打算通过地址修改外部对象,不然都用const引用传递地址。
指针是一些指向内存地址的变量,既可以是数据地址,也可以是函数地址。所以可以在运行时改变指向函数的地址。除了C++的成员指针选择的内容是在类之外,C++的成员指针遵守同样的原则。不过由于指针需要一个地址,而类的内部没有地址,选择一个类的成员意味着在类中偏移。只有把偏移和具体对象的开始地址结合,才能得到实际地址。成员函数的语法要求选择一个对象时同时逆向引用成员指针。为了取得类成员指针所指向的内容,必须用*号逆向引用,但由于只是对象内的偏移,所以还要指定哪个对象。因此*号必须和逆向引用的对象结合使用。对于一个指向对象的指针新语法为->*,对于一个对象或引用则为.*。对于成员函数产生的成员指针,如格式:int (*fp)(float)。(*fp)的圆括号迫使编译器正确判断定义,没有则该表达式返回一个int*值的函数。
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