從變數到指標到引用

1. 再熟悉不過的說法，引用是變數的別名，操作引用跟操作變數的效果是一樣的；

2. 引用不是物件，因此，不會給引用分配記憶體空間；

3. 引數傳遞如果形參是引用，那麼此時引用的表現就像指標一樣，可以直接改變變數的值。

這三個特點聽起來簡單，但是如果深入思考一下，就不由得疑惑

究竟是什麼造成了引用的這些特點，而引用或者「別名」又到底是什麼東西？

變數定義的特點：

1. 對於 int a 這條語句，編譯器會分配乙個 4 位元組的記憶體單元（典型的32位機上，假設起始位址是0x124efdd8），並將這個記憶體單元和 a 這個變數名繫結在一起；

2. 我們知道，編譯的過程中，對於函式名、變數名等都會替換成相應的符號，所以我們假設編譯後 a 變數名被替換為符號 l1，那麼這個過程的示意如下：

3. 當我們訪問變數 a 時，其實就是通過 l1 這個符號訪問相應的記憶體單元的。所以，變數一旦定義之後，無論我們會把哪個變數賦給 a ，其實質只是把該變數的內容寫到 0x124efdd8 這塊記憶體單元中而已，l1 和 0x124efdd8 的繫結關係是永遠不變的。

引用定義的特點：

1. 假設 int &aref = a 即 aref 是變數 a 的引用，那麼此時編譯器對 aref 會做出怎樣的行為呢？

2. 根據「引用不是物件，不會分配記憶體單元」的特徵，我們可以得出結論，引用定義時，編譯器沒有為引用分配記憶體空間，只是簡單的把引用替換為乙個符號（我們假設是 l2）；

3. 根據「引用是變數的別名」的特徵，其實我們已經可以知道，編譯器是把引用和變數的記憶體空間繫結起來了，即將l2 和 0x124efdd8 繫結到一起，示意如下：

4. 當我們訪問引用時，也是通過符號 l2 進行訪問，所以，訪問 aref 時最終訪問的也是 0x124efdd8 ，這樣就解釋了「操作引用和操作變數的效果是一樣的」這一特點。

那麼指標和引用的區別又在**呢？

1. 假設 int *p = &a 即定義指標 p 指向變數 a ；

2. 指標也是乙個變數，所以編譯器遇到指標時，也會為指標分配儲存空間（假設是 0x3473afb4），然後把替換後的符號（假設是 l3）和這一塊記憶體單元繫結起來，同時，我們知道，指標的內容是變數的位址，所以可得如下示意圖：

3. 從上圖我們就可以明白，當我們訪問指標時，通過 l3 訪問到0x3473afb4 ，但是我們如果想要訪問它所指向的物件時，就要進行解引用（*p）才能訪問到變數 a ，而引用就不需要解引用這一操作，因為它直接就指向了變數 a；

指標和引用在引數傳遞時，編譯器的行為：

1. 兩種情況下都不用複製操作物件，也都可以修改操作物件；

2. 但是實現機制不同，以指標為引數時，編譯器同樣對指標進行了值傳遞（變數的傳遞都是值傳遞，指標也是變數，所以指標傳遞的時候，指標本身也是值傳遞），然後利用這個臨時指標訪問變數（需要解引用），假設指標臨時變數符號是 l4 ，記憶體位址是 0x3473feda ，則示意如下：

3. 以引用為引數時，因為引用根本就不是變數，所以編譯器不會建立引用的臨時變數。其實質是當編譯器遇到引用形參時，是直接用實參的標號來訪問變數的，即直接通過 l2 來訪問變數，所以同樣可以修改變數的值（不需要解引用）。

以上就是對變數、指標、引用的簡單總結。如有錯誤之處，歡迎指出~