Ссылки
Ссылку можно рассматривать как еще одно имя объекта. В основном ссылки используются для задания параметров и возвращаемых функциями значений , а также для перегрузки операций. Запись X& обозначает ссылку на X. Например:
int i = 1; int& r = i; // r и i ссылаются на одно и то же целое int x = r; // x = 1 r = 2; // i = 2;
Ссылка должна быть инициализирована, т.е. должно быть нечто, что она может обозначать. Следует помнить, что инициализация ссылки совершенно отличается от операции присваивания. Хотя можно указывать операции над ссылкой, ни одна из них на саму ссылку не действует, например,
int ii = 0; int& rr = ii; rr++; // ii увеличивается на 1
Здесь операция ++ допустима, но rr++ не увеличивает саму ссылку rr; вместо этого ++ применяется к целому, т.е. к переменной ii. Следовательно, после инициализации значение ссылки не может быть изменено: она всегда указывает на тот объект, к которому была привязана при ее инициализации. Чтобы получить указатель на объект, обозначаемый ссылкой rr, можно написать &rr. Очевидной реализацией ссылки может служить постоянный указатель, который используется только для косвенного обращения. Тогда инициализация ссылки будет тривиальной, если в качестве инициализатора указан адрес (т.е. объект, адрес которого можно получить). Инициализатор для типа T должен быть адресом. Однако, инициализатор для &T может быть и не адресом, и даже не типом T. В таких случаях делается следующее:
- во-первых, если необходимо, применяется преобразование типа;
- затем получившееся значение помещается во временную переменную;
- наконец, адрес этой переменной используется в качестве инициализатора ссылки.
Пусть имеются описания:
double& dr = 1; // ошибка: нужен адрес const double& cdr = 1; // нормально
Это интерпретируется так:
double* cdrp; // ссылка, представленная как указатель double temp; temp = double(1); cdrp = &temp;
Ссылки на переменные и ссылки на константы различаются по следующей причине: в первом случае создание временной переменной чревато ошибками, поскольку присваивание этой переменной означает присваивание временной переменной, которая могла к этому моменту исчезнуть. Естественно, что во втором случае подобных проблем не существует. и ссылки на константы часто используются как параметры функций. Ссылка может использоваться для функции, которая изменяет значение своего параметра. Например:
void incr(int& aa) { aa++; }
void f() { int x = 1; incr(x); // x = 2 }
По определению передача параметров имеет ту же семантику, что и инициализация, поэтому при вызове функции incr ее параметр aa становится другим именем для x. Лучше, однако, избегать изменяющих свои параметры функций, чтобы не запутывать программу. В большинстве случаев предпочтительнее, чтобы функция возвращала результат явным образом, или чтобы использовался параметр типа указателя:
int next(int p) { return p+1; } void inc(int* p) { (*p)++; }
void g() { int x = 1; x = next(x); // x = 2 inc(&x); // x = 3 }
Кроме перечисленного, с помощью ссылок можно определить функции, используемые как в правой, так и в левой частях присваивания. Наиболее интересное применение это обычно находит при определении нетривиальных пользовательских типов. В качестве примера определим простой ассоциативный массив. Начнем с определения структуры pair:
struct pair { char* name; // строка int val; // целое };
Идея заключается в том, что со строкой связывается некоторое целое значение. Нетрудно написать функцию поиска find(), которая работает со структурой данных, представляющей ассоциативный массив. В нем для каждой отличной от других строки содержится структура pair (пара: строка и значение ). В данном примере - это просто массив. Чтобы сократить пример, используется предельно простой, хотя и неэффективный алгоритм:
const int large = 1024; static pair vec[large+1];
pair* find(const char* p) /* // работает со множеством пар "pair": // ищет p, если находит, возвращает его "pair", // в противном случае возвращает неиспользованную "pair" */ { for (int i=0; vec[i].name; i++) if (strcmp(p,vec[i].name)==0) return &vec[i];
if (i == large) return &vec[large-1];
return &vec[i]; }
Эту функцию использует функция value(), которая реализует массив целых, индексируемый строками (хотя привычнее строки индексировать целыми):
int& value(const char* p) { pair* res = find(p); if (res->name == 0) { // до сих пор строка не встречалась, // значит надо инициализировать res->name = new char[strlen(p)+1]; strcpy(res->name,p); res->val = 0; // начальное значение равно 0 } return res->val; }
Для заданного параметра (строки) value() находит объект, представляющий целое ( а не просто значение соответствующего целого) и возвращает ссылку на него. Эти функции можно использовать, например, так:
const int MAX = 256; // больше длины самого длинного слова
main() // подсчитывает частоту слов во входном потоке { char buf[MAX];
while (cin>>buf) value(buf)++;
for (int i=0; vec[i].name; i++) cout << vec[i].name << ": " << vec [i].val<< '\n'; }
В цикле while из стандартного входного потока cin читается по одному слову и записывается в буфер buf (см. лекцию 10), при этом каждый раз значение счетчика, связанного со считываемой строкой, увеличивается. Счетчик отыскивается в ассоциативном массиве vec с помощью функции find(). В цикле for печатается получившаяся таблица различных слов из cin вместе с их частотой. Имея входной поток
aa bb bb aa aa bb aa aa
программа выдает:
aa: 5 bb: 3
С помощью шаблонного класса и перегруженной операции [ ] достаточно просто довести массив из этого примера до настоящего ассоциативного массива.
