文章目錄

• 提出問題
• 下面提到詞匯前提聲明
• • 第一組：
  • 第二組：
  • 第三組：
  • 第四組：
  • 第五組：
  • 結論：
  • 第七組：
  • 第八組：
  • 第九組：
• 引用比指針安全？？？？
• 常量引用

提出問題

定義一個引用類型和將一個變量轉換成引用類型一樣嗎？
引用比指針安全，真的是這樣嗎？對引用不理解的話比指針還危險。
為什么要用常量引用傳參，只是為了只讀？

下面提到詞匯前提聲明

對象：不是OO里面的對象，而是泛指在c++語言中某種類型（內嵌，結構體，類）的實例，與變量相同的意思
存儲體：對象（或變量）的存儲內容的控件，一般是內存

下面用到的變量命名規則：
引用：以r開頭，緊跟接類型縮寫，如float&rf
指針：以p開頭，緊跟接類型縮寫，如float *pf ，const float * pcf，float * const pfc

c++代碼編譯成匯編代碼后，引用和指針同樣是一個 指向內存地址的存儲體（一般是內存單元，或優化后使用寄存器，存放指向的內存地址）

第一組：

uintptr_t uintptr = 0;

所對應的匯編代碼是：

00B81832 C7 45 F4 00 00 00 00 mov dword ptr [uintptr],0

第二組：

float flt = 0.f;

所對應的匯編代碼是：

00B81839 0F 57 C0 xorps xmm0,xmm0 00B8183C F3 0F 11 45 E8 movss dword ptr [flt],xmm0

第三組：

float flt2 = 2.f;

所對應的匯編代碼是：

00B81841 F3 0F 10 05 30 7B B8 00 movss xmm0,dword ptr [__real@40000000 (0B87B30h)] 00B81849 F3 0F 11 45 DC movss dword ptr [flt2],xmm0

第四組：

float& rf = (float&)uintptr;

所對應的匯編代碼是：

00B8184E 8D 45 F4 lea eax,[uintptr] 00B81851 89 45 D0 mov dword ptr [rf],eax

第五組：

float* const pfc = &(float&)uintptr;

所對應的匯編代碼是：

00B81854 8D 45 F4 lea eax,[uintptr] 00B81857 89 45 C4 mov dword ptr [pfc],eax

結論：

不同的是它們的訪問方式，最根本的區別就是，引用的訪問直接訪問被引用目標（直接反引用），而指針的訪問是訪問存放著目標內存地址的存儲體，對目標的訪問必須顯式反引用

也就是說你不能訪問到引用存放的目標內存地址的字符串（除非你強行crack）。當你使用賦值符號=對引用進行賦值時，編譯器首先將反引用為目標，你只能對引用的目標進行賦值操作。指針在沒有使用反引用（*）時，訪問的是存放著目標內存地址的存儲體，也就是你可以對指針內存單元賦值改變指向，而無法對引用單元賦值改變指向。

第七組：

rf = 1;

所對應的匯編代碼是：

004B185A 8B 45 D0 mov eax,dword ptr [rf] 004B185D F3 0F 10 05 30 7B 4B 00 movss xmm0,dword ptr [__real@3f800000 (04B7B30h)] 004B1865 F3 0F 11 00 movss dword ptr [eax],xmm0

同樣當你希望通過&符號訪問引用內存單元地址時，你可是不可能做到的，因為引用先于地址訪問符號，反引用被引用的目標身上，也就是說&訪問到的是被引用的目標的地址。以上面的反匯編來說，當你使用&rf訪問地址時，rf比&先反引用成引用的目標，&就只能訪問到rf引用的目標“dword ptr [rf]”。除非你用匯編代碼強行“lea ？ ，[rf]”，你才能取得引用的用于存放引用目標的地址的地址。

第八組：

float* pf = &rf; 0091185F 8B 45 D0 mov eax,dword ptr [rf] 00911862 89 45 B8 mov dword ptr [pf],eax void* pv = (void*)&pfc; 00911865 8D 45 C4 lea eax,[pfc] 00911868 89 45 AC mov dword ptr [pv],eax void* pv2;__asm {lea eax, [rf]; 0091186B 8D 45 D0 lea eax,[rf] mov dword ptr[pv2], eax; 0091186E 89 45 A0 mov dword ptr [pv2],eax

如果說引用是被引用目標的別名，那么將一個變量轉換成引用類型，是否使用這個變量成為了其它目標的別名。

答案顯然不是。那會是什么？先來看看下面這組代碼：

第九組：

rf = 1.; 00425221 8B 45 D0 mov eax,dword ptr [rf] 00425224 F3 0F 10 05 30 7B 42 00 movss xmm0,dword ptr [__real@3f800000 (0427B30h)] 0042522C F3 0F 11 00 movss dword ptr [eax],xmm0 (float&)rf = 2; 00425230 8B 45 D0 mov eax,dword ptr [rf] 00425233 F3 0F 10 05 D0 7B 42 00 movss xmm0,dword ptr [__real@40000000 (0427BD0h)] 0042523B F3 0F 11 00 movss dword ptr [eax],xmm0 (float&)uintptr = 3.; 0042523F F3 0F 10 05 D4 7B 42 00 movss xmm0,dword ptr [__real@40400000 (0427BD4h)] 00425247 F3 0F 11 45 F4 movss dword ptr [uintptr],xmm0 (float&)uintptr = 3.; 0042524C F3 0F 10 05 D4 7B 42 00 movss xmm0,dword ptr [__real@40400000 (0427BD4h)] 00425254 F3 0F 11 45 F4 movss dword ptr [uintptr],xmm0 (int&)rf = 2; 00425259 8B 45 D0 mov eax,dword ptr [rf] 0042525C C7 00 02 00 00 00 mov dword ptr [eax],2 (int&)uintptr = 3; 00425262 C7 45 F4 03 00 00 00 mov dword ptr [uintptr],3

fld是從內存單元加載浮點數到浮點寄存器，fstp是將浮點寄存器0的浮點數存儲進內存單元。

將變量轉換成引用類型，不是把變量轉換成引用，而是轉換成批向變量的引用，按引用的類型來訪問。

uintptr 是一個非引用類型，（float&）uintptr轉換成引用類型，但uintptr不引用其它目標，而是作為一個沒有別名的引用目標使用，或者說對uintptr內存單元改變了對它訪問的類型（與 * （ float * ）&uintptr訪問的效果一樣）。而（float）uintptr則是按uintptr聲明的類型讀出它的內存單元數據，然后將數據轉換類型。

至于“（float&）rf=2.”，rf這個引用首先反引用（在rf我們不可能通過c++語言訪問到的指針單元，放著uintptr變量單元的地址，反引用成uintptr），實質就是對引用目標改變了對它訪問的類型，又如“（int &）rf=2；”，并非改變對引用“rf”的訪問類型，而是改變對其引用的目標“uintptr”的訪問類型。

說到這里，引用的引用是禁止的，這就不難理解了。當你有個名為“rf”的引用，你對這個“rf”的訪問（不論讀寫）都會轉化成對引用用目標的訪問（限定在高級語言層）。即使你想定義一個引用去引用這個引用的地址也是無功的。“float &rfx=rf；”這句，rfx并不是在引用rf，而是rf直接反引用成了uintptr，實質就是“float& rfx=uintptr；”。如果你要引用到名為rf的引用，你必須要先通過在c++語言層取得名為rf的引用，它存放指針的內存單元地址，而這樣是不可能的，所以引用的引用是禁止的。

引用比指針安全？？？？

不知從何起流傳引用比指針安全，理由大致如下：

引用定義之時必須初始化

引用不會指向null

引用的指向不可以被修改，只有定義引用的同時才能定義它的指向

1的問題歸根到底是程序員不對變量（類構造）進行初始化，這樣的程序員不少你還改變不了他們。使用引用，編譯器強求他們進行初始化。因為由于沒有寫初始化造成的問題不只專屬于指針。往往有程序員認為花時間寫初始化是在浪費時間，這個多變量我還要一個一個初始化，每個類這么多成員變量我還要一個一個初始化，這么多類我還要一個一個為它們寫幾種構造函數？！！我的工作是按需求寫邏輯不是寫初始化和構造析構函數

2的問題有點無稽，引用為什么就理所當然不會指向null？

uintptr_t ptr = 0;0046198F C7 45 C4 00 00 00 00 mov dword ptr [ptr],0 float flt = 0.; 00461996 0F 57 C0 xorps xmm0,xmm0 00461999 F3 0F 11 45 B8 movss dword ptr [flt],xmm0 float flt2 = 2.; 0046199E F3 0F 10 05 30 7B 46 00 movss xmm0,dword ptr [__real@40000000 (0467B30h)] 004619A6 F3 0F 11 45 AC movss dword ptr [flt2],xmm0 flt2 = 2.; 004619AB F3 0F 10 05 30 7B 46 00 movss xmm0,dword ptr [__real@40000000 (0467B30h)] 004619B3 F3 0F 11 45 AC movss dword ptr [flt2],xmm0 float& rf0 = *(float*)0; 004619B8 C7 45 A0 00 00 00 00 mov dword ptr [rf0],0 ;反引用到空地址上 float& rf = *new float(flt); 004619BF 6A 04 push 4 004619C1 E8 4D F7 FF FF call operator new (0461113h) 004619C6 83 C4 04 add esp,4 004619C9 89 85 C8 FE FF FF mov dword ptr [ebp-138h],eax 004619CF 83 BD C8 FE FF FF 00 cmp dword ptr [ebp-138h],0 004619D6 74 1D je main+0C5h (04619F5h) ;new是否分配 004619D8 8B 85 C8 FE FF FF mov eax,dword ptr [ebp-138h] 004619DE F3 0F 10 45 B8 movss xmm0,dword ptr [flt] 004619E3 F3 0F 11 00 movss dword ptr [eax],xmm0 004619E7 8B 8D C8 FE FF FF mov ecx,dword ptr [ebp-138h] 004619ED 89 8D C0 FE FF FF mov dword ptr [ebp-140h],ecx 004619F3 EB 0A jmp main+0CFh (04619FFh) 004619F5 C7 85 C0 FE FF FF 00 00 00 00 mov dword ptr [ebp-140h],0 ;new失敗了，名為rf的引用指向null 004619FF 8B 95 C0 FE FF FF mov edx,dword ptr [ebp-140h] 00461A05 89 55 94 mov dword ptr [rf],edx

可以看出引用在初始化時，同樣會有寫情況，使它指向空地址。你并不能阻止別人使用指針反引用來對引用進行初始化。的確在使用指針的時候，我們無時無刻都要為安全考慮多寫些指針判斷，但是使用了引用，我們就可以堂而皇之認為安全了。

此外使用了引用，還必須要注意它和目標之間的生命周期關系。因為一旦使用了引用，就讓“安全”遮眼，不去理會引用目標的生命周期了。因為《effective c++》提到的不要企圖返回函數的局部變量的引用或者函數new出來的對象的引用，這兩處實質都是引用和引用目標之間的生命周期關系的問題。你引用了一個目標，而這個目標在你使用引用的范圍之內就已經被多銷毀。你引用了一個目標，而這個目標的生命周期大于你使用引用的范圍，你應不應該去管理這個目標的生命周期。《effective c++》提到如果你返回了函數new出來的對象的引用，你不得不自己親手去delete引用的目標，這樣使用起來就很奇怪。從使用引用的角度來看，是不想也不要去理會目標的生命周期的，但是它的本質還是一個指針，指針有的問題它身上也一樣會發生。

比如你寫了一個模塊，模塊的類之間存在引用關系，這些引用在你模塊內的生命周期關系中一切入好。但某天有人或你要重用其中的某些類，這些類聚合的引用由模塊外的類實現代替了，又或者某些類被cache起來，生命周期變大了，引用之間的生命周期關系發生了變化，引用就如指針一樣，同樣可以執行一處無效的地方。因為你是用的是引用而不是指針，你就可能認為引用不會出問題，因為引用是安全的

3.至于引用不能在定義之外通過語言改變它的指向。當引用同樣有可能被定義指向null的時候，它與指針常量就差異不大了。一直以來都認為指針常量不可能像引用那樣定義的時候，保證指向非null的對象，但是引用會指向null只是一個謊言。那么指針常量有的問題，引用當然也都有。只是引用的過程中，你的賦值訪問都轉化為對目標反引用的賦值操作，而對指針常量進行賦值時，編譯器會報錯指出。但是這樣都無法避免有人不去正確去訪問你的對象， 例如引用是結構體或類的成員變量。只要某處不正確訪問結構體對象或類對象，同樣不論是以指針常量還是引用定義的成員變量，一樣會被修改。

引用比指針更安全，這只是一個希望，希望通過引用隱藏指針的使用，看起來更加安全。但無論如何引用在匯編層的實現就是指針，讓引用代替指針使編程更加安全，只能夠是一個謊言，當人人都認為這個謊言是真理的時候就是比使用指針更壞的事情，相信引用比指針更加安全，麻痹對待同一樣的事物了。

c++書籍在將引用相關的話題時，更多的是它作為函數的傳遞參數，與對象傳參作比較。你只需要將對象形參改變成引用形參，你就能訪問對象的訪問對象，還可以避免傳參過程臨時對象的構造，帶來諸多好處。或者在重載類的操作符返回自身的引用，使得類的設計在使用上可以連續書寫。

常量引用

說道參數就不得不說一下常量引用，就是引用一個常量了。

首先你不可以用一個非常量的引用，定義它指向一個常量，你必須用一個常量類型的引用，定義它指向一個常量。那么指向常量會發生什么事情呢？請看下面代碼：

const float& rcf = 1.f; 00D81A08 F3 0F 10 05 30 7B D8 00 movss xmm0,dword ptr [__real@3f800000 (0D87B30h)] 00D81A10 F3 0F 11 85 7C FF FF FF movss dword ptr [ebp-84h],xmm0 00D81A18 8D 85 7C FF FF FF lea eax,[ebp-84h] 00D81A1E 89 45 88 mov dword ptr [rcf],eax const float& rcf2 = 1.f; 00D81A21 F3 0F 10 05 30 7B D8 00 movss xmm0,dword ptr [__real@3f800000 (0D87B30h)] 00D81A29 F3 0F 11 85 64 FF FF FF movss dword ptr [ebp-9Ch],xmm0 00D81A31 8D 85 64 FF FF FF lea eax,[ebp-9Ch] 00D81A37 89 85 70 FF FF FF mov dword ptr [rcf2],eax

可以看到編譯器悄悄為常量分配了局部空間，形式就像

const float implict=1.f;//dword ptr[ebp-84h] const float &rcf=implict; const float implict2=1.f;//dword ptr[ebp-9Ch] const float &rcf2=implict2;

為什么不打算對其修改器內容的引用形參，使用常量引用呢？讓其只讀是其一，其二是你不能將一個常量去定義一個引用形參。

void foo(float&); void foo2(const float&);main() { foo(1.f);//error foo2(1.f);//ok }

那么這個foo2函數是如何接受一個常量，去定義一個常量引用形參呢？請看反匯編代碼：

foo2(1.f);//ok 003519B8 F3 0F 10 05 30 7B 35 00 movss xmm0,dword ptr [__real@3f800000 (0357B30h)] 003519C0 F3 0F 11 85 98 FE FF FF movss dword ptr [ebp-168h],xmm0 003519C8 8D 85 98 FE FF FF lea eax,[ebp-168h] 003519CE 50 push eax 003519CF E8 F4 F6 FF FF call foo2 (03510C8h) 003519D4 83 C4 04 add esp,4

同樣，編譯器偷偷為這個常量開辟了一個臨時空間，將其賦值為1.f常量，并定義foo2的形參指向這個沒有名字的臨時變量。

另外對于臨時類對象，賦值給其它變量，則會拷貝這個臨時類對象，并隨后析構這個臨時類對象。但是如果將一個臨時類對象去定義一個引用呢？

B(); 00401163 lea ecx,[ebp-59h] 00401166 call B::B (0401019h) 0040116B lea ecx,[ebp-59h] 0040116E call B::~B (0401028h) A& ra = A(); 00401173 lea ecx,[ebp-21h] 00401176 call A::A (040101Eh) 0040117B lea edx,[ebp-21h] 0040117E mov dword ptr [ra],edx C* const pcc = &C(); 00401181 lea ecx,[ebp-5Ah] 00401184 call C::C (0401037h) 00401189 mov dword ptr [pcc],eax 0040118C lea ecx,[ebp-5Ah] 0040118F call C::~C (040103Ch) ...return 0; 004011C7 mov dword ptr [ebp-64h],0 004011CE lea ecx,[ebp-21h] 004011D1 call A::~A (0401023h) 004011D6 mov eax,dword ptr [ebp-64h] } 004011D9 mov esp,ebp 004011DB pop ebp 004011DC ret

這個局部的臨時對象“A()”生命周期延長到了局部范圍的結束，因為編譯器要保證這個引用不會產生一個迷途引用。而使用指針常量則沒有辦法延長一個臨時對象的生命周期，“C()”這個臨時對象在定義了指針常量pcc的指向后，就馬上析構了，留下了一個迷途指針。

相同的討論可以看 stackoverflow
《Why is a c++ reference considered safer than a pointer?》

結合上面的內容，你能說出下面的指向和發生了什么操作嗎？

uintptr_t uintptr = 0; float flt = 0.f; float flt2 = 2.f; float& rf = (float&)uintptr; float& rf2 = (float&)uintptr = flt; float& rf3 = (float&)rf2 = flt2; float*& rpf2 = (float*&)uintptr = &flt;

你說對了嗎，請參看匯編代碼：

uintptr_t uintptr = 0; 003F5022 C7 45 F4 00 00 00 00 mov dword ptr [uintptr],0 float flt = 0.f; 003F5029 0F 57 C0 xorps xmm0,xmm0 003F502C F3 0F 11 45 E8 movss dword ptr [flt],xmm0 float flt2 = 2.f; 003F5031 F3 0F 10 05 30 7B 3F 00 movss xmm0,dword ptr [__real@3f800000 (03F7B30h)] 003F5039 F3 0F 11 45 DC movss dword ptr [flt2],xmm0 float& rf = (float&)uintptr; 003F503E 8D 45 F4 lea eax,[uintptr] 003F5041 89 45 D0 mov dword ptr [rf],eax float& rf2 = (float&)uintptr = flt; 003F5044 F3 0F 10 45 E8 movss xmm0,dword ptr [flt] 003F5049 F3 0F 11 45 F4 movss dword ptr [uintptr],xmm0 003F504E 8D 45 F4 lea eax,[uintptr] 003F5051 89 45 C4 mov dword ptr [rf2],eax float& rf3 = (float&)rf2 = flt2; 003F5054 8B 45 C4 mov eax,dword ptr [rf2] 003F5057 F3 0F 10 45 DC movss xmm0,dword ptr [flt2] 003F505C F3 0F 11 00 movss dword ptr [eax],xmm0 003F5060 8B 4D C4 mov ecx,dword ptr [rf2] 003F5063 89 4D B8 mov dword ptr [rf3],ecx float*& rpf2 = (float*&)uintptr = &flt; 003F5066 8D 45 E8 lea eax,[flt] 003F5069 89 45 F4 mov dword ptr [uintptr],eax 003F506C 8D 4D F4 lea ecx,[uintptr] 003F506F 89 4D AC mov dword ptr [rpf2],ecx

總結

以上是生活随笔為你收集整理的汇编层探索与讨论c++引用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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