C++编程中将引用类型作为函数参数的方法指南

有了变量名，为什么还需要一个别名呢？C++之所以增加引用类型， 主要是把它作为函数参数，以扩充函数传递数据的功能。

到目前为止我们介绍过函数参数传递的两种情况。

1) 将变量名作为实参和形参
这时传给形参的是变量的值，传递是单向的。如果在执行函数期间形参的值发生变化，并不传回给实参。因为在调用函数时，形参和实参不是同一个存储单元。

【例】要求将变量i和j的值互换。下面的程序无法实现此要求。

#include <iostream>
using namespace std;
int main( )
{
  void swap(int,int); //函数声明
  int i=3,j=5;
  swap(i,j); //调用函数swap
  cout<<i<<" "<<j<<endl; //i和j的值未互换
  return 0;
}
void swap(int a,int b) //企图通过形参a和b的值互换,实现实参i和j的值互换
{
  int temp;
  temp=a; //以下3行用来实现a和b的值互换
  a=b;
  b=temp;
}

运行时输出3 5i和j的值并未互换。

为了解决这个问题，采用传递变量地址的方法。

2) 传递变量的指针
形参是指针变量，实参是一个变量的地址，调用函数时，形参(指针变量)指向实参变量单元。程序见例6.19。

【例】使用指针变量作形参，实现两个变量的值互换。

#include <iostream>
using namespace std;
int main( )
{
  void swap(int *,int *);
  int i=3,j=5;
  swap(&i,&j); //实参是变量的地址
  cout<<i<<" "<<j<<endl; //i和j的值已互换
  return 0;
}
void swap(int *p1,int *p2) //形参是指针变量
{
  int temp;
  temp=*p1; //以下3行用来实现i和j的值互换
  *p1=*p2;
  *p2=temp;
}

形参与实参的结合见图示意。

这种虚实结合的方法仍然是“值传递”方式，只是实参的值是变量的地址而已。通过形参指针变量访问主函数中的变量(i和j)，并改变它们的值。这样就能得到正确结果，但是在概念上却是兜了一个圈子，不那么直截了当。

在Pascal语言中有“值形参”和“变量形参”(即var形参)，对应两种不同的传递方式，前者采用值传递方式，后者采用地址传递方式。在C语言中，只有“值形参”而无“变量形参”，全部采用值传递方式。C++把引用型变量作为函数形参，就弥补了这个不足。

C++提供了向函数传递数据的第(3)种方法，即传送变量的别名。

【例】利用“引用形参”实现两个变量的值互换。

#include <iostream>
using namespace std;
int main( )
{
  void swap(int &,int &);
  int i=3,j=5;
  swap(i,j);
  cout<<"i="<<i<<" "<<"j="<<j<<endl;
  return 0;
}
void swap(int &a,int &b) //形参是引用类型
{
  int temp;
  temp=a;
  a=b;
  b=temp;
}

输出结果为：

  i=5 j=3

在swap函数的形参表列中声明a和b 是整型变量的引用。

实际上，在虚实结合时是把实参i的地址传到形参a，使形参a的地址取实参i的地址，从而使a和i共享同一单元。同样，将实参j的地址传到形参b，使形参b的地址取实参j的地址，从而使b和j共享同一单元。这就是地址传递方式。为便于理解，可以通俗地说：把变量i的名字传给引用变量a，使a成为i的别名。

请思考：这种传递方式和使用指针变量作形参时有何不同？可以发现：使用引用类型就不必在swap函数中声明形参是指针变量。指针变量要另外开辟内存单元，其内容是地址。而引用变量不是一个独立的变量，不单独占内存单元，在例中引用变量a和b的值的数据类型与实参相同，都是整型。
在main函数中调用swap函数时，实参不必用变量的地址(在变量名的前面加&)，而直接用变量名。系统向形参传送的是实参的地址而不是实参的值。
这种传递方式相当于Pascal语言中的“变量形参”，显然，这种用法比使用指针变量简单､直观､方便。使用变量的引用，可以部分代替指针的操作。有些过去只能用指针来处理的问题，现在可以用引用来代替，从而降低了程序设计的难度。

【例】对3个变量按由小到大的顺序排序。

#include <iostream>
using namespace std;
int main( )
{
  void sort(int &,int &,int &); //函数声明,形参是引用类型
  int a,b,c; //a,b,c是需排序的变量
  int a1,b1,c1; //a1,b1,c1最终的值是已排好序的数列
  cout<<"Please enter 3 integers:";
  cin>>a>>b>>c; //输入a,b,c
  a1=a;b1=b;c1=c;
  sort(a1,b1,c1); //调用sort函数,以a1,b1,c1为实参
  cout<<"sorted order is "<<a1<<" "<<b1<<" "<<c1<<endl; //此时a1,b1,c1已排好序
  return 0;
}
void sort(int &i,int &j,int &k) //对i,j,k 3个数排序
{
  void change(int &,int &); //函数声明,形参是引用类型
  if (i>j) change (i,j); //使i<=j
  if (i>k) change (i,k); //使i<=k
  if (j>k) change (j,k); //使j<=k
}
void change (int &x,int &y) //使x和y互换
{
  int temp;
  temp=x;
  x=y;
  y=temp;
}

运行情况如下：

Please enter 3 integers：23 12 -345
sorted order is -345 12 23

可以看到：这个程序很容易理解，不易出错。由于在调用sort函数时虚实结合使形参i，j，k成为实参a1，b1，c1的引用，因此通过调用函数sort(a1, b1, c1)既实现了对i，j，k排序，也就同时实现了对a1，b1，c1排序。同样，执行change (i, j)函数，可以实现对实参i和j的互换。

引用不仅可以用于变量，也可以用于对象。例如实参可以是一个对象名，在虚实结合时传递对象的起始地址。这会在以后介绍。

当看到&a这样的形式时，怎样区别是声明引用变量还是取地址的操作呢？当&a的前面有类型符时(如int &a)，它必然是对引用的声明;如果前面无类型符(如cout<<&a)，则是取变量的地址。