# [8] 引用 ## FAQs in section [8]: * [8.1] 什么是引用？ * [8.2] 給引用賦值意味著什么？ * [8.3] 返回一個引用意味著什么？ * [8.4] `object.method1().method2()` 是什么意思？ * [8.5] 如何才能使一個引用指向另一個對象？ * [8.6] 何時該使用引用，何時該使用指針？ * [8.7] 什么是對象的句柄？它是指針嗎？它是引用嗎？它是指向指針的指針？它是什么？ ## 8.1 什么是引用? 對象的別名(另一個名稱)。 引用經常用于“按引用傳遞(pass-by-reference)”： ``` ?void?swap(int&?i,?int&?j) ?{ ???int?tmp?=?i; ???i?=?j; ???j?=?tmp; ?} ?int?main() ?{ ???int?x,?y; ???_//?..._ ???swap(x,y); ?} ``` 此處的 `i` 和 `j` 分別是main中的 `x` 和 `y`。換句話說，`i` 就是 `x` —— 并非指向 x 的指針，也不是 `x` 的拷貝，而是 `x` 本身。對 `i` 的任何改變同樣會影響 `x`，反之亦然。 OK，這就是作為一個程序員所認知的引用。現在，給你一個不同的 角度，這可能會讓你更糊涂，那就是引用是如何實現的。典型的情況下，對象 `x` 的引用 `i` 是 `x` 的機器地址。但是，當程序員寫 `i++` 時，編譯器產生增加 `x` 的代碼。更詳細的來說，編譯器用來尋找 `x` 的地址位并沒有被改變。C 程序員將此認為好像是 C 風格的按指針傳遞，只是句法不同 (1) 將 & 從調用者移到了被調用者處，(2)消除了`*`s。換句話說，C 程序員會將 `i` 看作為宏 `(*p)`，而 p 就是指向 `x` 的指針（例如，編譯器自動地將潛在的指針解除引用；`i++`被改變為 `(*p)++`；`i?=?7` 被自動地轉變成 `*p?=?7`）。 很重要：請不要將引用看作為指向一個對象的奇異指針，即使引用經常是用匯編語言下的地址來實現的。引用就是對象。不是指向對象的指針，也不是對象的拷貝，就是對象。? ## 8.2 給引用賦值，意味著什么？ 改變引用的“指示物”（引用所指的對象）。 請記住: 引用就是它的指示物，所以當改變引用的值時，也會改變其指示物的值。以編譯器編寫者的行話來說，引用是一個“左值”（它可以出現在賦值運算符左邊）。 ## 8.3 返回一個引用，意味著什么？ 意味著該函數調用可以出現在賦值運算符的左邊。 最初這種能力看起來有些古怪。例如，沒有人會認為表達式 `f()?=?7` 有意義。然而，如果 a 是一個 Array 類，大多數人會認為 `a[i]?=?7` 有意義，即使 `a[i]` 實際上是一個函數調用的偽裝（它調用了 如下的 Array 類的 `Array::operator[](int)`）。 ``` ?class?Array?{ ?public: ???int?size()?const; ???float&?operator[]?(int?index); ???_//?..._ ?}; ?int?main() ?{ ???Array?a; ???for?(int?i?=?0;?i?<?a.size();?++i) ?????a[i]?=?7;????//?這行調用了?Array::operator[](int) ?} ``` ## 8.4 `object.method1().method2()` 是什么意思? 連接這些方法的調用，因此被稱為_方法鏈_ 第一個被執行的是 `object.method1()`。它返回對象，可能是對象的引用（如，`method1()`可能以 `return *this` 結束），或可能是一些其他對象。我們姑且把返回的對象稱為`objectB`。然后`objectB`成為`method2()`的`this`對象。 方法鏈最常用的地方是`iostream`庫。例如，`cout?<<?x?<<?y` 可以執行因為 `cout?<<?x`是一個返回`cout`.的函數 雖然使用的較少，但仍然要熟練掌握的是在命名參數法（Named Parameter Idiom）中使用方法鏈。 ## 8.5 如何能夠使一個引用重新指向另一個對象？ 不行。 你無法讓引用與其指示物分離。 和指針不同，一旦引用和對象綁定，它無法再被重新指向其他對象。引用本身不是一個對象（它沒有標識; 當試圖獲得引用的地址時，你將的到它的指示物的地址；記住：引用就是它的指示物 ）。 從某種意義上來說，引用類似 `int*?const?p`? 這樣的const指針（并非如 `const?int*?p` 這樣的指向常量的指針）。不管有多么類似，請不要混淆引用和指針；它們完全不同。 ## 8.6 何時該使用引用, 何時該使用指針？ 盡可能使用引用，不得已時使用指針。 當你不需要“重新指向(reseating)”時，引用一般優先于指針被選用。這通常意味著引用用于類的公有接口時更有用。引用出現的典型場合是對象的表面，而指針用于對象內部。 上述的例外情況是函數的參數或返回值需要一個“臨界”的引用時。這時通常最好返回/獲取一個指針，并使用 NULL 指針來完成這個特殊的使命。(引用應該總是對象的別名，而不是被解除引用的 NULL 指針)。 注意：由于在調用者的代碼處，無法提供清晰的的引用語義，所以傳統的 C 程序員有時并不喜歡引用。然而，當有了一些 C++ 經驗后，你會很快認識到這是信息隱藏的一種形式，它是有益的而不是有害的。就如同，程序員應該針對要解決的問題寫代碼，而不是機器本身。 ## 8.7 什么是對象的句柄？它是指針嗎？它是引用嗎？它是指向指針的指針？它是什么？ 句柄術語一般用來指獲取另一個對象的方法——一個廣義的假指針。這個術語是（故意的）含糊不清的。 含糊不清在實際中的某些情況下是有用的。例如，在早期設計時，你可能不準備用句柄來表示。你可能不確定是否將一個簡單的指針或者引用或者指向指針的指針或者指向引用的指針或者整型標識符放在一個數組或者字符串（或其它鍵）以便能夠以哈希表（hash-table）（或其他數據結構）或數據庫鍵或者一些其它的技巧來查詢。如果你只知道你會需要一些唯一標識的東西來獲取對象，那么這些東西就被稱為句柄。 因此，如果你的最終目標是要讓代碼唯一的標識/查詢一個Fred類的指定的對象的話，你需要傳遞一個Fred句柄這些代碼。句柄可以是一個能被作為眾所周知的查詢表中的鍵（key）來使用的字符串（比如，在`std::map<std::string,Fred>` 或 `std::map<std::string,Fred*>`中的鍵），或者它可以是一個作為數組中的索引的整數（比如，`Fred*?array?=?new?Fred[maxNumFreds]`），或者它可以是一個簡單的 Fred*，或者它可以是其它的一些東西。 初學者常常考慮指針，但實際上使用未初始化的指針有底層的風險。例如，如果Fred對象需要移動怎么辦？當Fred對象可以被安全刪除時我們如何獲知？如果Fred對象需要（臨時的）連續的從磁盤獲得怎么辦？等等。這些時候的大多數，我們增加一個間接層來管理位置。例如，句柄可以是Fred**，指向Fred*的指針可以保證不會被移動。當Fred對象需要移動時，你只要更新指向Fred*的指針就可以了。或者讓用一個整數作為句柄，然后在表或數組或其他地方查詢Fred的對象（或者指向Fred對象的指針）。 重點是當我們不知道要做的事情的細節時，使用句柄。 使用句柄的另一個時機是想要將已經完成的東西含糊化的時候（有時用術語magic cookie也一樣，就像這樣，“軟件傳遞一個magic cookie來唯一標識并定位適當的Fred對象”）。將已經完成的東西含糊化的原因是使得句柄的特殊細節或表示物改變時所產生的連鎖反應最小化。舉例來說，當將一個句柄從用來在表中查詢的字符串變為在數組中查詢的整數時，我們可不想更新大量的代碼。 當句柄的細節或表示物改變時，維護工作更為簡單（或者說閱讀和書寫代碼更容易），因此常常將句柄封裝到類中。這樣的類常重載`operator->` 和 `operator*`算符（既然句柄的效果象指針，那么它可能看起來也象指針）。