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引用的作用

时间:2015/5/19 21:38:40 作者:平凡之路 来源:xuhantao.com 浏览:

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。

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