C++ 入门基础之二

大纲

• C++ 入门基础之一、C++ 入门基础之二、C++ 入门基础之三
• C++ 入门基础之四、C++ 入门基础之五、C++ 入门基础之六
• C++ 入门基础之七、C++ 入门基础之八、C++ 入门基础之九

const

提示

const 关键字是 C++ 对 C 语言增强的一部分，详细介绍请看 这里。

const 简介

const 是 constant 的缩写，本意是不变的，不易改变的意思。在 C++ 中是用来修饰内置类型变量、自定义对象、成员函数、返回值、函数参数等。C++ 的 const 关键字允许指定一个语义约束，编译器会强制实施这个约束，允许程序员告诉编译器某个值是保持不变的。如果在编程中确实有某个值保持不变，就应该明确使用 const，这样可以获得编译器的帮助。

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    const int a = 7;
    int *p = (int *) &a;
    *p = 8;
    cout << a << " "<< *p;
    return 0;
}

在上述代码中，对于 const 变量 a，我们取变量的地址并转换赋值给 指向 int 的指针，然后利用 *p = 8; 重新赋值，然后输出查看 a 的值，程序运行的输出结果如下：

7 8

从结果中可以看到，编译器认为 a 的值为一开始定义的 7，所以对 const a 的操作就会产生上面的情况。所以千万不要轻易对 const 变量赋值，这会产生意想不到的行为。C++ 编译器对 const 常量的处理机制是，当碰见常量声明时，往符号表中放入常量；在编译过程中若发现使用常量，则直接以符号表中的值替换。特别注意，C++ 编译器在编译过程中若发现对 const 常量使用了 extern 关键字（外部链接）或者 & 操作符（取地址），则会给对应的常量单独分配内存空间（兼容 C 语言），这也是上述代码中打印 *p 的值为 8 的原因，点击查看原理分析图。

---

如果不想让编译器察觉到上面对 const 变量的操作，我们可以在 const 前面加上 volatile 关键字。volatile 关键字跟 const 刚好相反，是易变的，容易改变的意思；所以不会被编译器优化，编译器也就不会改变对 a 变量的操作。

#include<iostream>

using namespace std;

int main() {
    volatile const int a = 7;
    int *p = (int *) &a;
    *p = 8;
    cout << a << " " << *p;
    return 0;
}

程序运行的输出结果如下：

8 8

const 参数传递

对于 const 修饰函数参数可以分为以下三种情况：

第一种情况：值传递的 const 修饰传递，一般这种情况不需要 const 修饰，因为函数会自动产生临时变量复制实参值。

#include <iostream>

using namespace std;

void Cpf(const int a)
{
    cout << a;
    // ++a;  是错误写法，a 不能改变值（只读）
}

int main()
{
    Cpf(8);
    return 0;
}

第二种情况：当 const 参数为指针时，可以防止指针被意外篡改（指向其他内存地址）。

#include <iostream>

using namespace std;

void Cpf(int *const a) {
    cout << *a << endl; // a 为 8
    *a = 9;
}

int main() {
    int a = 8;
    Cpf(&a);
    cout << a << endl; // a 为 9
    return 0;
}

第三种情况：自定义类型的参数传递，需要使用临时对象复制参数；由于临时对象的构造需要调用拷贝构造函数，这个过程比较浪费资源，因此可以采取 const 外加引用传递的方式。并且对于一般的 int、double 等内置类型，不需要采用引用的传递方式。

#include <iostream>

using namespace std;

class Test {
private:
    int _cm;

public:
    Test() {}

    Test(int _m) : _cm(_m) {}

    int get_cm() const {
        return _cm;
    }
};


void Cmf(const Test & _tt) {
    cout << _tt.get_cm();
}

int main() {
    Test t(8);
    Cmf(t);
    return 0;
}

程序运行的输出结果如下：

8

const 函数返回值

对于 const 修饰函数的返回值可以分为以下三种情况：

• 第一种情况：当 const 修饰内置类型（如 int、double）的返回值，修饰与不修饰返回值的作用都一样。

#include <iostream>

using namespace std;

const int Cmf() {
    return 1;
}

int Cpf() {
    return 0;
}

int main() {
    int _m = Cmf();
    int _n = Cpf();

    cout << _m << " " << _n;  // 输出结果为：1 0
    return 0;
}

• 第二种情况：const 修饰自定义类型作为返回值，此时返回的值不能作为左值使用，既不能被赋值，也不能被修改。

• 第三种情况：const 修饰返回的指针或者引用，是否返回一个指向 const 的指针，取决于我们想让用户干什么。

const 修饰指针变量

const 修饰指针变量有以下三种情况：

• A： const 修饰指针指向的内容，则内容为不可变量。
• B： const 修饰指针，则指针为不可变量。
• C： const 修饰指针和指针指向的内容，则指针和指针指向的内容都为不可变量。

对于 A，指针指向的内容不可改变，简称左定值，因为 const 位于 * 号的左边。

int a = 10;
int b = 20;
const int *p = &a;
p = &b; // 正确写法
*p = 10; //错误写法

对于 B， const 指针其指向的内存地址不能够被改变，但其内容可以改变，简称右定向，因为 const 位于 * 号的右边。

int a = 8;
int * const p = &a;
*p = 9; // 正确写法
int  b = 7;
p = &b; // 错误写法

对于 C，则是 A 和 B 合并的结果，即 const 指针指向的内容和指向的内存地址都已固定，不可改变。

int a = 8;
const int * const p = &a;

对于 A、B、C 三种情况，根据 const 相对于 * 号的位置不同，可以总结出三句便于记忆的话： 左定值，右定向，const 修饰不变量。

const 修饰类成员函数

const 修饰类成员函数，其目的是防止成员函数修改被调用对象的值，如果我们不想修改一个调用对象的值，所有的成员函数都应当声明为 const 成员函数，此时 const 本质上修饰的是 this 指针。值得一提的是，const 关键字不能与 static 关键字同时使用，因为 static 关键字修饰静态成员函数，而静态成员函数不含有 this 指针，即不能实例化，但 const 成员函数必须关联某一对象实例。

#include <iostream>

using namespace std;

class Test {
private:
    int _cm;

public:
    Test() {}

    Test(int _m) : _cm(_m) {}

    int get_cm() const {
        // _cm = 10;  是错误写法，对象的_cm属性值不能被改变
        return _cm;
    }
};


void Cmf(const Test & _tt) {
    cout << _tt.get_cm();
}

int main() {
    Test t(8);
    Cmf(t);
    return 0;
}

程序运行的输出结果如下：

8

上面的 int get_cm() const {} 函数用到了 const 成员函数，如果 int get_cm() {} 去掉 const 修饰，则 Cmf 函数传递的 const _tt 即使没有改变对象的值，编译器也认为函数 int get_cm() {} 会改变对象的值，所以我们尽量按照要求将所有的不需要改变对象内容的函数都作为 const 成员函数。下述两种的写法都是合法的，效果都一样，C++ 中一般将 const 写在函数的末尾处。

int get_cm() const {

}

int const get_cm() {
}

---

如果有个成员函数想修改对象中的某一个成员怎么办？这时我们可以使用 mutable 关键字修饰这个成员，mutable 的意思也是易变的，容易改变的意思，被 mutable 关键字修饰的成员可以处于不断变化中，如下面的例子：

#include <iostream>

using namespace std;

class Test {
public:
    int _cm;
    mutable int _ct;

public:
    Test(int _m, int _t) : _cm(_m), _ct(_t) {}

    void Kf() const {
        // ++_cm; 错误写法
        ++_ct; // 正确写法
    }
};

int main() {
    Test t(8, 7);
    t.Kf();
    cout << t._cm << " " << t._ct << endl;
    return 0;
}

程序运行的输出结果如下：

8 8

这里在函数 void Kf() const {} 中可以通过 ++_ct; 修改 _ct 的值，但是通过 ++_cm 修改 _cm 则会报错，因为 _cm 没有用 mutable 修饰。

const 针对指针的不同写法

写法	含义（读法）	什么是常量	类型分类
const char * p	指向 const char 的指针	指针所指向的对象是常量	常量指针（pointer to const）
char const * p	指向 const char 的指针	指针所指向的对象是常量	常量指针（pointer to const）
char * const p	指针 p 本身是 const，但可以改指向的内容	指针本身是常量	指针常量（const pointer）
const char * const p	指向 const char 的指针常量	指针本身、指向的数据都是常量	指向常量的指针常量（const pointer to const）
char const * const p	指向 const char 的指针常量	指针本身、指向的数据都是常量	指向常量的指针常量（const pointer to const）

写法	口诀判断（左定值，右定向）	指针是否可变	指向的数据是否可变	结果
const char * p	const 在 * 左边（定值）	是	否	常量指针（指针可变，指向的数据不可改）
char const * p	const 在 * 左边（定值）	是	否	常量指针（指针可变，指向的数据不可改）
char * const p	const 在 * 右边（定向）	否	是	指针常量（指针不可变，指向的数据可改）
const char * const p	左定值 + 右定向 → 两者都受限	否	否	指向常量的指针常量（指针和指向的数据都不可变）
char const * const p	左定值 + 右定向 → 两者都受限	否	否	指向常量的指针常量（指针和指向的数据都不可变）

---

• (1) const char *

  • 含义：
    • 指向 const char 的指针（常量指针）
  • 特性：
    • 指针：可以改
    • 指向的数据：不能改
  • 示例：

    const char str[]   = "Hello";
    const char other[] = "World";
    
    const char *p = str;
    p = other;   // 正确写法：指针可变
    *p = 'A';    // 错误写法：不能修改指针所指向的内容

  • 注意：
    • 跟 char const * 表示的意义完全一致（const 放在类型前或后含义都相同），只是写法不同

• (2) char const *

  • 含义：
    • 指向 const char 的指针（常量指针）
  • 特性：
    • 指针：可以改
    • 指向的数据：不能改
  • 示例：

    const char str[]   = "Hello";
    const char other[] = "World";
    
    char const *p = str;
    p = other;   // 正确写法：指针可变
    *p = 'A';    // 错误写法：不能修改指针所指向的内容

  • 注意：
    • 跟 const char * 表示的意义完全一致（const 放在类型前或后含义都相同），只是写法不同

• (3) char * const

  • 含义：
    • const 指针（指针常量）指向 char
  • 特性：
    • 指针：不能改
    • 指向的数据：可以改
  • 示例：

    const char str[]   = "Hello";
    const char other[] = "World";
    
    char * const p = str;
    p = other;   // 错误写法：指针本身不能变
    *p = 'A';    // 正确写法：可以修改指针所指向的内容

• (4) const char * const p

  • 含义：
    • 指向 const char 的 const 指针（指向常量的指针常量）
    • 也就是：指针本身不能变，指向的数据也不能变
  • 特性：
    • 指针：不能改
    • 指向的数据：不能改
  • 示例：

    const char str[]   = "Hello";
    const char other[] = "World";
    
    const char * const p = str;
    p = other;     // 错误写法：指针 p 是 const，不可改变
    *p = 'A';      // 错误写法：指向的数据是 const，不可修改
    char c = p[0]; // 正确写法：可以读取数据

  • 注意：
    • 跟 char const * const p 表示的意义完全一致（const 放在类型前或后含义都相同），只是写法不同

• (5) char const * const p

  • 含义：
    • 指向 const char 的 const 指针（指向常量的指针常量）
    • 也就是：指针本身不能变，指向的数据也不能变
  • 特性：
    • 指针：不能改
    • 指向的数据：不能改
  • 示例：

    const char str[]   = "Hello";
    const char other[] = "World";
    
    char const * const p = str;
    p = other;     // 错误写法：指针 p 是 const，不可改变
    *p = 'A';      // 错误写法：指向的数据是 const，不可修改
    char c = p[1]; // 正确写法：可以读取数据

  • 注意：
    • 跟 const char * const p 表示的意义完全一致（const 放在类型前或后含义都相同），只是写法不同

const 和 #define 的主要区别

C++ 中不但可以用 #define 定义常量（即宏常量），例如 #define c 5，还可以用 const 定义常量，例如 const int c = 5;，它们的区别如下：

• 用 #define MAX 255 定义的常量是没有类型的，所给出的是一个立即数，编译器只是把所定义的常量值与所定义的常量的名字联系起来，#define 所定义的宏常量在编译器执行预处理的时候进行替换，在程序中使用到该常量的地方都要进行拷贝替换
• 用 const float MAX = 255; 定义的常量是有类型的，存放在内存的静态区域中，在程序运行过程中 const 变量只有一个拷贝，而 #define 所定义的宏常量却有多个拷贝，所以宏定义在程序运行过程中所消耗的内存要比 const 变量的大得多
• 用 #define 定义的常量是不可以用指针变量去指向的，用 const 定义的常量是可以用指针去指向该常量的地址
• 用 #define 可以定义一些简单的函数，const 是不可以定义函数

编译器处理方式：

• #define：在编译器的预处理阶段进行单纯的文本替换
• const：在编译器的编译阶段确定其值

类型检查：

• #define：无类型，不进行类型安全检查，可能会产生意想不到的错误
• const：有类型，编译时会进行类型与作用域检查

内存空间：

• #define：不分配内存，给出的是立即数，有多少次使用就进行多少次替换，在内存中会有多个拷贝，消耗内存大
• const：在静态存储区中分配空间，在程序运行过程中内存中只有一个拷贝

其他方面：

• 在编译时，编译器通常不为 const 常量分配内存空间，而是将它们保存在符号表中，这使得它成为一个编译期间的常量，没有了存储与读内存的操作，使得它的效率也很高。#define 宏替换只作替换，不做计算，不做表达式求解
• 宏定义的作用范围仅限于当前文件，默认状态下，const 常量只在文件内有效，当多个文件中出现了同名的 const 常量时，等同于在不同文件中分别定义了独立的常量。如果想在多个文件之间共享 const 常量，必须在常量定义之前添加 extern 关键字（在声明和定义时都要添加）

C 语言与 C++ 的 const 对比

C 语言的 const 变量：

• C 语言中的 const 变量属于伪常量
• C 语言中的 const 变量是只读变量，有自己的内存空间
• C 语言中，可以通过操作指针的方式来修改 const 变量的值
• C 语言中，const 变量不是编译器在编译时可以确定的常量（即不属于编译期常量），而是运行时的常量，所以 const 变量不可以作为数组的大小

C++ 的 const 常量：

• C++ 中的 const 常量属于真常量
• C++ 中，不可以通过操作指针的方式来修改 const 常量的值
• C++ 中，const 常量可能分配内存空间，也可能不分配内存空间
• 当使用 & 操作符取 const 常量的地址时，编译器会临时开辟一块内存空间
• 当 const 常量为全局，并且需要在其它文件中使用（利用 extern 外部链接），编译器会分配内存空间
• 当使用字面量常量初始化 const 引用（即常量引用），如 const int &a = 10;，编译器会分配内存空间
• C++ 中，const 常量是编译器在编译时可以确定的常量（即属于编译期常量），而不是运行时的常量。在编译期间所有出现 const 常量名称的地方，都会被 const 常量的初始化值替换掉，所以 const 常量可以作为数组的大小
• C++ 中，const 常量使用字面量来初始化（如 const int a = 10;）和使用变量来初始化（如 int b = 10; const int a = b;）是有区别的，前者不可以通过操作指针的方式来修改常量的值，而后者却是可以（通常也叫做常变量，其特性跟 C 语言的 const 变量一样）

注意

C++ 编译器虽然可能为 const 常量分配内存空间，但不会使用其内存空间中的值，而且是在编译器的编译阶段分配内存空间

普通引用

变量名回顾

• 变量名实质上是一段连续内存空间的别名，是一个标号（门牌号）
• 程序中通过变量来申请并命名内存空间
• 通过变量的名称可以使用内存空间

引用的概念

在 C++ 中新增加了引用的概念：

• (a) 引用可以看作一个已定义变量的别名
• (b) 引用的语法：Type & 别名 = 原名
• (c) 引用作为函数参数声明时，不会进行初始化
• (d) 普通引用在声明时必须用其它的变量进行初始化
• (e) 当 & 写在左侧叫引用，如 int &b = a;，当 & 写在右侧叫取地址，如 int *p = (int *) &a;

#include <iostream>

using namespace std;

void demo1() {
    int a = 10;  //编译器分配4个字节内存，a是内存空间的别名
    int &b = a;  // b就是a的别名，即b引用了a
    a = 11;      //直接赋值
    {
        int *p = &a;
        *p = 12;
        printf("a = %d \n", a);
    }
    b = 14;
    printf("a = %d, b = %d", a, b);
}

int main() {
    demo1();
}

程序运行的输出结果如下：

a = 12 
a = 14, b = 14

引用是 C++ 的概念，属于 C++ 编译器对 C 语言的扩展，下述代码在 C 语言中不能通过编译，这里不要用 C 语言的语法去思考 b = 11。

int main() {
    int a = 0;
    int &b = a;
    b = 11;
    return 0;
}

引用的使用意义

• 引用作为其它变量的别名而存在，因此在一些场合可以代替指针
• 引用相对于指针来说，具有更好的可读性和实用性

使用引用和指针，分别实现交换两个数字的 C++ 代码如下：

引用的本质分析

• 1）引用在 C++ 中的内部实现是一个常指针，Type & name --> Type * const name
• 2）C++ 编译器在编译过程中，使用常指针作为引用的内部实现，因此引用所占用的内存空间大小与指针相同
• 3）从使用的角度看，引用会让人误会其只是一个别名，没有自己的内存空间，这是 C++ 为了实用性而做出的细节隐藏

#include <iostream>

using namespace std;

// C++ 编译器发现函数参数是引用时，会自动转换为 int * const ref = &a
void testFunc(int &ref) {
    ref = 100;
}

int main() {
    int a = 10;
    int &aRef = a;      // C++ 编译器会自动转换为 int * const aRef = &a，这就能说明引用为什么必须初始化
    aRef = 20;          // C++ 编译器发现 aRef 是引用时，会自动转换为 *aRef = 20
    testFunc(a);
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "aRef = " << aRef << endl;
}

参考下述代码，函数参数间接赋值（指针方式）成立的三个条件如下：

• (a) 定义两个变量（一个形参一个实参）
• (b) 建立关联，实参取地址传给形参
• (c) 使用 *a 形参去间接的修改实参的值

#include <iostream>

using namespace std;

void func(int &a) {
    a = 10;
}

void func(int *const a) {
    *a = 15;
}

int main() {
    int x = 5;
    func(x);
    cout << x << endl;  // 10
    func(&x);
    cout << x << endl;  // 15
    return 0;
}

引用在实现上，只不过是把间接赋值成立的三个条件的后两步和二为一；当实参传给形参引用的时候，是 C++ 编译器帮程序员自动取了一个实参地址传给了形参引用（常量指针）。当我们使用引用语法的时，不需要关心编译器引用是怎么做的；当我们分析奇怪的语法现象时，我们才去考虑 C++ 编译器是怎么做的。

引用的注意事项

在 C++ 中使用引用时，需要注意以下几点：

• 可以对数组建立引用。
• & 在引用中不是求地址运算符，而是起标识作用。
• 当函数的返回值是引用时，这个函数调用可以作为左值。
• 当函数的返回值是引用时，不要返回局部变量的引用，否则会出现意想不到的结果。
• 普通引用在声明时必须用其它的变量进行初始化，int &a; 这样的写法是错误的（在结构体内声明除外）。
• 不允许有 NULL 引用，且引用必须是和一块合法的内存空间关联，int &a = 10; 这样的写法是错误的。

#include <iostream>

using namespace std;

// 引用必须初始化
void test01() {
    // int &a;  必须初始化，否则编译不通过
    int b = 10;
    int c = 20;
    int &d = b;
    // int &d = c;  引用初始化后不可修改，否则编译不通过

}

// 引用必须是和一块合法的内存空间关联
void test02() {
    // int &a = 10;   引用必须是和一块合法的内存空间关联，否则编译不通过
}

// 函数的返回值是引用
int & hello() {
    int a = 10;
    // 返回局部变量的引用
    return a;
}

// 当函数的返回值是引用时，不要返回局部变量的引用，否则会出现意想不到的结果
void test03() {
    int &ref = hello();
    cout << "ref = " << ref << endl;    // 第一次正确打印值，是因为编译器做了优化
    cout << "ref = " << ref << endl;    // 第二次之后都无法正确打印值，会出现乱码现象
    cout << "ref = " << ref << endl;
    cout << "ref = " << ref << endl;
    cout << "ref = " << ref << endl;
}

// 函数的返回值是引用
int & bye() {
    static int a = 0;
    // 返回全局变量的引用
    return a;
}

// 当函数的返回值是引用时，这个函数调用可以作为左值
void test04() {
    bye() = 100;    // 相当于写了 a = 100
}

int main() {
    test01();
    test02();
    test03();
    test04();
    return 0;
}

程序运行输出的结果如下：

ref = 10
ref = 32692
ref = 32692
ref = 32692
ref = 32692

对数组建立引用

在 C++ 中，对数组建立引用有两种常用的方式，代码如下：

#include <iostream>

using namespace std;

// 对数组建立引用（第一种方式）
void test03() {
    int arr[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        arr[i] = i;
    }

    // 给数组起别名
    int (&pArr)[10] = arr;
    
    for (int j = 0; j < 10; j++) {
        cout << pArr[j] << " ";
    }
    cout << endl;
}

// 对数组建立引用（第二种方式）
void test04() {
    int arr[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        arr[i] = i;
    }

    // 定义一个具有 10 个元素的 int 类型的数组
    typedef int(ARRAYREF)[10];

    // 给数组起别名
    ARRAYREF &pArr = arr;

    for (int j = 0; j < 10; j++) {
        cout << pArr[j] << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    test03();
    test04();
    return 0;
}

程序运行的输出结果如下：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

引用作函数参数

• 普通引用在声明时必须用其它的变量进行初始化，int &a; 这样的写法是错误的（在结构体内声明除外）
• 引用作为函数参数声明时，不会进行初始化

#include <iostream>

using namespace std;

struct Teacher {
    char name[64];
    int age;
};

// pT是指向t1的指针，这里相当于修改了t1
void printfT(Teacher *pT) {
    cout << pT->age << endl;
    pT->age = 23;
}

// pT是t1的别名，这里相当于修改了t1
void printfT2(Teacher & pT) {
    cout << pT.age << endl;
    pT.age = 33;
}

// pT和t1的是两个不同的变量，这里只会修改pT变量，不会修改t1变量
void printfT3(Teacher pT) {
    cout << pT.age << endl;
    pT.age = 43;
}

int main() {
    Teacher t1;
    t1.age = 35;

    // pT是指向t1的指针
    printfT(&t1);
    printf("t1.age:%d \n", t1.age);

    // pT是t1的别名
    printfT2(t1);
    printf("t1.age:%d \n", t1.age);

    // pT是形参，相当于t1复制一份数据给pT ---> pT = t1
    printfT3(t1);
    printf("t1.age:%d \n", t1.age);
    return 0;
}

程序运行输出的结果如下：

35
t1.age:23
23
t1.age:33
33
t1.age:33

引用作函数返回值

当函数返回值为引用时：

• 若函数返回的是栈变量（局部变量，即作用域只在函数体内的变量），不能成为其它引用的初始值，不能作为左值使用
• 若函数返回的是静态变量或全局变量，可以成为其他引用的初始值，即可作为右值使用，也可作为左值使用

函数返回值是基础类型当引用

#include <iostream>

using namespace std;

int getAA1() {
    int a;
    a = 10;
    return a;
}

int & getAA2() {
    int a;
    a = 10;
    return a;
}

int * getAA3() {
    int a;
    a = 10;
    return &a;
}

int main() {
    int a1 = getAA1();
    int a2 = getAA2();
    int &a3 = getAA2();
    int *a4 = getAA3();

    cout << "a1 = " << a1 << endl;
    cout << "a2 = " << a2 << endl;   // 这里用普通变量去接受函数的返回值，结果是不是乱码，关键是看返回的内存空间是不是被编译器回收了
    cout << "a3 = " << a3 << endl;   // 这里用引用去接受函数的返回值，结果是不是乱码，关键是看返回的内存空间是不是被编译器回收了
    cout << "a4 = " << *a4 << endl;  // 这里用引用去接受函数的返回值，结果是不是乱码，关键是看返回的内存空间是不是被编译器回收了
    return 0;
}

程序运行输出的结果如下：

a1 = 10
a2 = 10 或者 a2 = 乱码
a3 = 10 或者 a3 = 乱码
a4 = 10 或者 a4 = 乱码

函数返回值是 static 变量当引用

值得一提的是，static 关键字修饰变量的时候，变量是一个状态变量。

#include <iostream>

using namespace std;

int j() {
    static int a = 10;
    a++;
    printf("a:%d \n", a);
    return a;
}

int & j1() {
    static int a = 10;
    a++;
    printf("a:%d \n", a);
    return a;
}

int * j2() {
    static int a = 15;
    a++;
    printf("a:%d \n", a);
    return &a;
}

int main() {
    // 错误写法，j()的运算结果是一个数值，没有内存地址，不能当左值，类似 11 = 100;
    // j() = 3;

    // 当被调用的函数当左值的时候，必须返回一个引用
    j1() = 100;
    j1();

    *(j2()) = 200;
    j2();
    return 0;
}

程序运行输出的结果如下：

a:11
a:101
a:16
a:201

函数返回值是形参当引用

#include <iostream>

using namespace std;

int g1(int *p) {
    *p = 100;
    return *p;
}

int & g2(int *p) {
    *p = 100;
    return *p;
}

int main() {
    int a1 = 10;
    a1 = g2(&a1);
    int &a2 = g2(&a1);
    printf("a1:%d \n", a1);
    printf("a2:%d \n", a2);
    return 0;
}

程序运行输出的结果如下：

a1:100
a2:100

函数返回值是非基础类型

如果函数返回的引用不是基础类型，而是一个结构体或类，那么此时的情况非常复杂，涉及到拷贝构造函数和 = 操作符重载的知识内容，这里暂时不展开讨论。

#include <iostream>

using namespace std;

struct Teachar {
    char name[64];
    int age;
};

struct Teachar & OpTeacher(struct Teachar &t1) {

}

指针引用

#include <iostream>

using namespace std;

struct Person {
    int age;
};

// 二级指针作函数参数
// 函数参数说明： **p 是 Person 对象，*p 是 Person 对象的指针，p 是指针的指针
void allocatMemory1(Person **p) {
    *p = (Person *) malloc(sizeof(Person));
    (*p)->age = 18;
}

void test01() {
    Person *p = NULL;
    allocatMemory1(&p);
    cout << "age = " << p->age << endl;
}

// 指针引用作函数参数
void allocatMemory2(Person *&p) {
    p = (Person *) malloc(sizeof(Person));
    p->age = 20;
}

void test02() {
    Person *p = NULL;
    allocatMemory2(p);
    cout << "age = " << p->age << endl;
}

int main() {
    test01();
    test02();
}

程序运行输出的结果如下：

age = 18
age = 20

常量引用

使用普通变量初始化 const 引用

在 C++ 中可以使用普通变量声明 const 引用，例如 const Type & name = var;，其中的 const 引用让普通变量拥有了只读属性，但可以使用指针的方式更改 const 引用的值。

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int a = 10;

    // 使用普通变量初始化 const 引用
    const int &b = a;

    // b = 11;  错误写法，这里不能通过引用改变 a 的值，无法通过编译

    // 可以使用指针的方式更改 const 引用的值
    int * p = (int*) &b;
    *p = 11;

    printf("a:%d\n", a);
    printf("b:%d\n", b);
    printf("&a:%d\n", &a);
    printf("&b:%d\n", &b);
    return 0;
}

程序运行的输出结果如下：

a:11
b:11
&a:1323872140
&b:1323872140

---

#include <iostream>

using namespace std;

struct Teacher {
    char name[64];
    int age;
};

// const引用让变量(所指内存空间)拥有只读属性
void printTe(const Teacher &t) {
    // t.age = 11;  是错误写法，无法通过编译
}

// const 修饰指针和指针指向的内容，那么指针指向的内容都不能更改
void printTe2(const Teacher *const pt) {
    // pt->age = 11;  是错误写法，无法通过编译
}

int main() {
    Teacher t1;
    t1.age = 33;
    printTe(t1);
    printTe2(&t1);
    return 0;
}

使用字面量常量初始化 const 引用

当使用字面量常量对 const 引用进行初始化时（如 const int &m = 10;），C++ 编译器会为常量值单独分配内存空间，并将引用名作为这段内存空间的别名；也就是会生成一个只读变量，但可以使用指针的方式更改 const 引用的值。

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {

    // 引用必须是和一块合法的内存空间关联，若不加 const 关键字，则编译失败
    // int &a = 19;

    // 使用字面量常量初始化 const 引用
    const int &a = 10;

    // 可以使用指针的方式更改 const 引用的值
    int *p = (int *) &a;
    *p = 20;

    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "*p = " << *p << endl;
    
    return 0;
}

程序运行的输出结果如下：

a = 20
*p = 20

使用 const 引用作为函数参数

#include <iostream>

using namespace std;

// 函数参数是 const 引用
void showValue(const int &val) {
    // 无法直接更改形参的值，编译会不通过
    // val = 10;

    // 但可以使用指针的方式更改形参的值
    int *p = (int *) &val;
    *p = 30;
}

int main() {
    int a = 10;
    showValue(a);
    cout << "a = " << a << endl;
    return 0;
}

程序运行的输出结果如下：

a = 30

const 引用的使用总结

• 普通引用语法 int &e = a; 相当于 int * const e = &a;，普通引用的本质是常指针
• 常量引用语法 const int &e; 相当于 const int * const e;
• 当使用字面量常量对 const 引用进行初始化时（如 const int &m = 10;），C++ 编译器会为常量值单独分配内存空间，并将引用名作为这段内存空间的别名
• 当使用字面量常量对 const 引用初始化后（如 const int &m = 10;），将生成一个只读变量，但可以使用指针的方式更改 const 引用的值