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引用的作用

作者: panic
2005年3月27日

　　众所周知，引用作为函数参数可以避免参数对象的额外拷贝，对于非内置类型，一般而言可以获得更高的效率，同时比指针更安全，语义也更清晰。但是除此之外引用有什么特别的作用呢？在同一个作用域的引用，就像这样：

void f()

{

　int i = 0;

　int &ri = i; //这里。

　//...

}

　　事实上，在f的内部，需要操作i的地方，完全可以直接使用i，而不必要使用ri间接操作，使用i在语义上更明确。而混合使用i和ri反倒容易引起逻辑的混乱。

似乎这是一个鸡肋，但是其实不是。

这里引用乾坤一笑文章中的例子：
例一、用C宏，书写代码更简洁
这段代码写网络程序的朋友都很眼熟，是Net/3中mbuf的实现。

struct mbuf

{

	　struct m_hdr mhdr;

	　union {

		　　struct 

			　{

			　struct pkthdr MH_pkthdr; /* M_PKTHDR set */

			　union 

				　{

				　　struct m_ext MH_ext; /* M_EXT set */

				　　char MH_databuf[MHLEN];

				　} MH_dat;

		} MH;

		char M_databuf[MLEN]; /* !M_PKTHER, !M_EXT*/

	} M_dat;

};		

　　上面的代码，假如我想访问最里层的MH_databuf，那么我必须写M_dat.MH.MH_dat.MH_databuf; 这是不是很长，很难写呀？这样的代码阅读起来也不明了。其实，对于MH_pkthdr、MH_ext、MH_databuf来说，虽然不是在一个结构层次上，但是如果我们站在mbuf之外来看，它们都是mbuf的属性，完全可以压扁到一个平面上去看。所以，源码中有这么一组宏：

#define m_next m_hdr.mh_next

#define m_len m_hdr.mh_len

#define m_data m_hdr.mh_data

... ...

#define m_pkthdr M_dat.MH.MH_pkthdr

#define m_pktdat M_dat.MH.MH_dat.MH_databuf

... ...

这样写起代码来，是不是很精练呢！

　　这里用宏很巧妙的解决了访问深层数据的问题，但是宏的固有缺点也被引入了代码中，同时，如果其他地方无意中引用了这个宏定义的头文件，而且恰好使用了名为m_pktdat的数据成员，那这个宏带来的后果可就不是我们想要的了。
　　事实上用引用也可以达到类似的效果，不过必须是在使用的时候。由于引用不是标准C的组成部分，所以这只是一个C++技巧。

//假如代码是这样的：

mbuf m; //这里的mbuf就是前面的struct mbuf。

//如果要使用MH_ext成员，可以这样：

m_ext &MH_ext = m.M_dat.MH.MH_dat.MH_ext;

//然后你的代码中就可以直接使用MH_ext作为m.M_dat.MH.MH_dat.MH_ext的替代品了。

　　也许看起来不是很自然，不过这无疑是一种很直接的方法。你还可以通过一个const引用来在逻辑上避免无意的写操作。
　　实际的“面向对象”的C++代码中，不推荐直接数据成员的访问，取而代之的是使用Get()和Set()方法存取数据，有些人只使用Get，通过返回一个成员的引用来达到读写数据成员的双重目的，这时候，你可以在外部定义一个引用接受函数的返回，从而避免每次都要写(XXX.Get()).Get()这种拖沓的语句来访问一个深层的成员。
　　引用的另一个作用，就是“别名”。别名是引用的另一种翻译，很明确的表达了引用的另一个作用。仅仅是为了代码的可读性：

//下面的代码

int i = 0,j = 0;

//...

for( i = 0; i < 10; i++)

for( j = 0; j < 10; j++ )

a[i][j] = 0;



//你能明白这段代码的含义嘛？有点困难，i和j的含义是不明确的，无法一眼看透。

//假如改成这样：



const int width = 10;

const int height = 10;

//...

int i = 0,j = 0;

//...

int &line = i;

int &row = j;

for(line = 0;line < height;line++)

for(row = 0;row < width;row++)

a[line][row] = 0;

//是不是好了一点？

　　这并不是一个典型的例子，因为i和j的定义是任意的，某些情况你必须使用别人给定的名称很郁闷的变量，而他们又必须用来表达截然不同的含义，这时候一个引用往往可以让你清爽很多。

再看下面这个例子：

class CA

{

	int m_i;

public:

	int &i;

	int const &c_i;

	CA():i(m_i),c_i(m_i){};

};		

　　这是一个简单的类，与所谓的“面向对象”的方法不同，这里使用引用实现内部数据的公用接口。这个手法用来对应 乾坤一笑 的另一段话：
　　这就是偶说的PME模型的问题了，delphi、java、c#之类的语言都提供一种叫做属性的语法，大概是这个样子的：

class A

{

	property int x

	{

		get {return x;}

		set {x = value;}

	}

};

A a;		

这样, 就可以这么访问了 a.x = 8; int b = a.x;

这比用 a.setx(8); b=a.getx()；直观多了。

　　你可以用 CA a; a.i访问CA的私有数据成员，达到像属性方法那样的效果。但是这个方法在VC6下的表现却不尽如人意，因为它存储了一个指针用来取代语法上的引用，这导致类体积不必要的扩张，是我们所不希望看到的。也许在实现上确实存在难度，不过还是希望有更好的编译器能实现真正意义的引用接口。
这个例子其实是上面深层数据成员访问的一个引申。

引用，作为C++的一个特殊手法，也许还有很多不为人知的作用等待我们去发掘呢～

注：文中的代码并未经过严格测试，有兴趣的读者可以自己测试代码的有效性。

本文引用的 乾坤一笑 的内容均出自：
http://{域名已经过期}/smileonce/archive/2005/03/27/4081.html