Question

我只是想知道，如何在内部存储引用？我觉得在这个级别的深层理解会让我更好地理解概念指针与参考，并做出决策选择。

我怀疑它基本上与指针一样，但编译器负责处理指针。请指教。

Answer 1

不要求以任何方式“存储”引用。就语言而言，引用只是某个现有对象的别名，而这正是任何编译器必须提供的。

完全可能的是，如果引用只是已经在范围内的其他对象的简写，或者带有引用参数的函数被内联，则根本不需要存储任何内容。

在需要明确引用的情况下（例如，在不同的翻译单元中调用函数时），您实际上可以将T & x实现为T * const并处理x的每一次出现1}}隐式取消引用该指针。即使在更高级别，您也可以将T & x = y;和T * const p = &y;（以及相应的x和*p）视为基本等效，因此这将是实现参考的明显方法

但当然没有要求，任何实施都可以随意做任何事情。

Answer 2

引用只是内部的别名，编译器将它们视为指针。

但是从使用角度来看，用户存在一些细微差别。

一些主要差异是：

指针可以是NULL，而引用则不能。没有任何内容称为NULL引用。
const引用会延长临时绑定的生命周期。没有与指针等效的内容。

此外，引用与const指针有一些共同点（不是指向const的指针）：

参考必须在创建时初始化。
引用永久绑定到单个存储位置，以后不能反弹。

当你知道你有什么东西（一个对象）要引用时，你永远不想引用任何其他东西，使用引用，否则使用指针。

Answer 3

很抱歉使用程序集来解释这一点，但我认为这是了解编译器如何实现引用的最佳方法。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i = 10;
    int *ptrToI = &i;
    int &refToI = i;

    cout << "i = " << i << "\n";
    cout << "&i = " << &i << "\n";

    cout << "ptrToI = " << ptrToI << "\n";
    cout << "*ptrToI = " << *ptrToI << "\n";
    cout << "&ptrToI = " << &ptrToI << "\n";

    cout << "refToNum = " << refToI << "\n";
    //cout << "*refToNum = " << *refToI << "\n";
    cout << "&refToNum = " << &refToI << "\n";

    return 0;
}

此代码的输出就像这样

i = 10
&i = 0xbf9e52f8
ptrToI = 0xbf9e52f8
*ptrToI = 10
&ptrToI = 0xbf9e52f4
refToNum = 10
&refToNum = 0xbf9e52f8

让我们看一下反汇编（我为此使用了GDB。这里的8,9和10是代码行号）

8           int i = 10;
0x08048698 <main()+18>: movl   $0xa,-0x10(%ebp)

此处$0xa是我们分配给i的10（十进制）。 -0x10(%ebp)此处表示ebp register -16（十进制）的内容。 -0x10(%ebp)指向堆栈上i的地址。

9           int *ptrToI = &i;
0x0804869f <main()+25>: lea    -0x10(%ebp),%eax
0x080486a2 <main()+28>: mov    %eax,-0x14(%ebp)

将i的地址指定给ptrToI。 ptrToI位于地址-0x14(%ebp)的堆栈上，即ebp - 20（十进制）。

10          int &refToI = i;
0x080486a5 <main()+31>: lea    -0x10(%ebp),%eax
0x080486a8 <main()+34>: mov    %eax,-0xc(%ebp)

现在抓住了！比较第9行和第10行的反汇编，您将观察到行号10中的-0x14(%ebp)被-0xc(%ebp)替换。-0xc(%ebp)是refToNum的地址。它在堆栈上分配。但是，您永远无法从代码中获取此地址，因为您无需知道地址。

因此;引用确实占用了内存。在这种情况下，它是堆栈内存，因为我们已将其分配为局部变量。它占用了多少内存？指针占据了很多。

现在让我们看看我们如何访问引用和指针。为简单起见，我只展示了汇编代码段的一部分

16          cout << "*ptrToI = " << *ptrToI << "\n";
0x08048746 <main()+192>:        mov    -0x14(%ebp),%eax
0x08048749 <main()+195>:        mov    (%eax),%ebx
19          cout << "refToNum = " << refToI << "\n";
0x080487b0 <main()+298>:        mov    -0xc(%ebp),%eax
0x080487b3 <main()+301>:        mov    (%eax),%ebx

现在比较以上两行，你会看到惊人的相似性。 -0xc(%ebp)是refToI的实际地址，您永远无法访问该地址。简单来说，如果您将引用视为普通指针，那么访问引用就像获取引用指向的地址处的值一样。这意味着以下两行代码将为您提供相同的结果

cout << "Value if i = " << *ptrToI << "\n";
cout << " Value if i = " << refToI << "\n";

现在比较一下

15          cout << "ptrToI = " << ptrToI << "\n";
0x08048713 <main()+141>:        mov    -0x14(%ebp),%ebx
21          cout << "&refToNum = " << &refToI << "\n";
0x080487fb <main()+373>:        mov    -0xc(%ebp),%eax

我想你能发现这里发生了什么。如果您要求&refToI，则会返回-0xc(%ebp)地址位置的内容，-0xc(%ebp)位于refToi所在的位置，其内容只是i的地址。

最后一件事，为什么这一行被评论了？

//cout << "*refToNum = " << *refToI << "\n";

因为不允许*refToI，它会给你一个编译时错误。

引用如何内部存储在c ++中？

3 个答案: