C++ 引用
在 C++ 中，“引用”（reference）是一种为已有对象创建别名（alias）的机制。它在语法和使用上都比指针更安全、简洁，被广泛用于函数参数传递和返回值优化。下面分几个方面介绍它的概念与用法。
1. 引用的基本概念与语法
int x = 10;
int& rx = x; // 声明一个 int 的引用 rx，必须立即初始化
int& rx：声明了一个引用类型，rx与x共享同一块内存。- 引用与原对象是同一实体，无需解引用操作，使用时就像操作原变量一样：
rx = 20; // 相当于 x = 20 std::cout << x; // 输出 20 - 必须初始化：引用在声明时就要绑定到某个对象，且之后不可更改绑定关系。
2. 引用与指针的对比
| 特性 | 引用 (T&) | 指针 (T*) |
|---|---|---|
| 是否可为空 | 不可为空 | 可指向 nullptr |
| 是否可改变绑定 | 不可改变绑定 | 可通过赋值改变指向 |
| 语法及使用 | 像普通变量，无需解引用操作 | 访问需解引用 *p |
| 安全性 | 更安全，避免野指针 | 易出空指针、野指针 |
3. 函数参数中的引用
3.1 传递引用以避免拷贝
void print(const std::string& s) {
std::cout << s << "\n";
}
const T&：最常用的参数传递方式，既避免了拷贝，又保证了函数内不修改原对象。- 若不加
const，传入的左值可以被修改：void increment(int& n) { ++n; } int a = 1; increment(a); // a 变为 2
3.2 右值引用（C++11）
void process(std::string&& s) {
// 可以“窃取”s的资源，避免拷贝
std::string local = std::move(s);
}
T&&：绑定到右值（临时对象），用于实现移动语义。- 配合
std::move、std::forward，可实现“完美转发”和资源的高效移动。
4. 函数返回引用
4.1 返回对象的引用
int& getElement(std::vector<int>& v, size_t i) {
return v[i];
}
std::vector<int> vec = {1,2,3};
getElement(vec, 1) = 42; // 直接修改 vec[1]
- 注意：不可返回对临时对象或局部变量的引用，否则会产生悬空引用（undefined behavior）。
4.2 返回右值引用
std::string&& makeString() {
return std::move(std::string("temp"));
}
- 用于库内部实现，用户通常更关心移动构造和返回值优化（RVO）。
5. 常量引用与非常量引用
- 非常量引用（
T&）只能绑定到左值（可修改对象）。 - 常量引用（
const T&）可绑定到左值、右值和字面量，保证函数体内不修改引用对象：void foo(const int& x); foo(5); // 合法，绑定到临时右值
6. 引用折叠与模板中的转发引用
在模板场景下，T&& 不总是右值引用，若 T 是一个引用类型，则会发生“引用折叠”规则：
| 形式 | 折叠结果 |
|---|---|
T& & | T& |
T& && | T& |
T&& & | T& |
T&& && | T&& |
- 转发引用（又名万能引用）：当函数模板参数声明为
template<class T> void f(T&&);时，根据传入实参是左值或右值，T&&会折叠成T&或T&&，配合std::forward<T>可完美转发参数。
7. 引用的常见误区
- 不能将引用重新指向另一个对象
int x = 1, y = 2; int& r = x; // r = y; // 这只是把 y 的值赋给 x，而不是让 r 绑定到 y - 避免对
nullptr、已析构对象使用引用：引用本身不可为空，但可通过const T&绑定到短生命周期的临时对象，临时对象销毁后引用失效。 - 不要返回对局部变量的引用，否则会出现悬空引用。
8. 何时使用引用
- 函数参数：若要修改参数或避免拷贝且不需要空值，使用
T&／const T&；如果需要接受右值以实现移动，则T&&。 - 函数返回：若需链式调用或提供对内部元素的直接访问，且返回对象生命周期安全，可返回
T&；否则尽量返回值或智能指针。 - 替代指针：在接口中，如果不需要空值，引用更直观；若可能指向“无对象”，必须使用指针或可空类型（如
std::optional<std::reference_wrapper<T>>）。
小结
- 引用是对象的别名，语法简洁、安全，适用于绝大多数接口设计。
- C++11 引入了右值引用，为移动语义和完美转发提供了强大支持。
- 理解引用折叠与转发引用是掌握现代模板库（如
<utility>、<algorithm>）的关键。