Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

Новый стандарт ввел новый вид ссылки — ссылка r-значения (r-value reference), которую мы рассмотрим в разделе 13.6.1. Эти ссылки предназначены прежде всего для использования в классах. С технической точки зрения, когда мы используем термин ссылка (reference), мы подразумеваем ссылку l-значения (l-value reference).

Ссылка — это псевдоним

После того как ссылка определена, все операции с ней фактически осуществляются с объектом, с которым связана ссылка.

refVal = 2; // присваивает значение 2 объекту, на который ссылается

            // ссылка refVal, т.е. ival

int ii = refVal; // то же, что и ii = ival

Ссылка — это не объект, а только другое имя уже существующего объекта.

При присвоении ссылки присваивается объект, с которым она связана. При доступе к значению ссылки фактически происходит обращение к значению объекта, с которым связана ссылка. Точно так же, когда ссылка используется как инициализатор, в действительности для этого используется объект, с которым связана ссылка.

// ok: ссылка refVal3 связывается с объектом, с которым связана

// ссылка refVal, т.е. с ival

int &refVal3 = refVal;

// инициализирует i значением объекта, с которым связана ссылка refVal

int i = refVal; // ok: инициализирует i значением ival

Поскольку ссылки не объекты, нельзя определить ссылку на ссылку.

Определение ссылок

В одном определении можно определить несколько ссылок. Каждому являющемуся ссылкой идентификатору должен предшествовать символ &.

int i = 1024, i2 = 2048; // i и i2 — переменные типа int

int &r = i, r2 = i2;     // r — ссылка, связанная с переменной i;

                         // r2 — переменная типа int

int i3 = 1024, &ri = i3; // i3 — переменная типа int;

                         // ri — ссылка, связанная с переменной i3

int &r3 = i3, &r4 = i2;  // r3 и r4 — ссылки

За двумя исключениями, рассматриваемыми в разделах 2.4.1 и 15.2.3, типы ссылки и объекта, на который она ссылается, должны совпадать точно. Кроме того, по причинам, рассматриваемым в разделе 2.4.1, ссылка может быть связана только с объектом, но не с литералом или результатом более общего выражения:

int &refVal4 = 10;   // ошибка: инициализатор должен быть объектом

double dval = 3.14;

int &refVal5 = dval; // ошибка: инициализатор должен быть объектом

                     // типа int

Упражнения раздела 2.3.1

Упражнение 2.15. Какие из следующих определений недопустимы (если таковые есть)? Почему?

(a) int ival = 1.01;   (b) int &rval1 = 1.01;

(с) int &rval2 = ival; (d) int &rval3;

Упражнение 2.16. Какие из следующих присвоений недопустимы (если таковые есть)? Если они допустимы, объясните, что они делают.

int i = 0, &r1 = i; double d = 0, &r2 = d;

(a) r2 = 3.14159; (b) r2 = r1;

(c) i = r2;       (d) r1 = d;

Упражнение 2.17. Что выводит следующий код?

int i, &ri = i;

i = 5; ri = 10;

std::cout << i << " " << ri << std::endl;

2.3.2. Указатели

Указатель (pointer) — это составной тип, переменная которого указывает на объект другого типа. Подобно ссылкам, указатели используются для косвенного доступа к другим объектам. В отличие от ссылок, указатель — это настоящий объект. Указатели могут быть присвоены и скопированы; один указатель за время своего существования может указывать на несколько разных объектов. В отличие от ссылки, указатель можно не инициализировать в момент определения. Подобно объектам других встроенных типов, значение неинициализированного указателя, определенного в области видимости блока, неопределенно.

Указатели зачастую трудно понять. При отладке проблемы, связанные с ошибками в указателях, способны запутать даже опытных программистов.

Тип указателя определяется оператором в форме *d, где d — определяемое имя. Символ * следует повторять для каждой переменной указателя.

int *ip1, *ip2;  // ip1 и ip2 — указатели на тип int

double dp, *dp2; // dp2 — указатель на тип double;

                 // dp — переменная типа double

Получение адреса объекта

Указатель содержит адрес другого объекта. Для получения адреса объекта используется оператор обращения к адресу (address-of operator), или оператор &.

int ival = 42;

int *p = &ival; // p содержит адрес переменной ival;

                // p - указатель на переменную ival

Второй оператор определяет p как указатель на тип int и инициализирует его адресом объекта ival типа int. Поскольку ссылки не объекты, у них нет адресов, а следовательно, невозможно определить указатель на ссылку.

За двумя исключениями, рассматриваемыми в разделах 2.4.2 и 15.2.3, типы указателя и объекта, на который он указывает, должны совпадать.

double dval;

double *pd = &dval; // ok: инициализатор - адрес объекта типа double

double *pd2 = pd;   // ok: инициализатор - указатель на тип double

int *pi = pd;       // ошибка: типы pi и pd отличаются

pi = &dval;         // ошибка: присвоение адреса типа double

                    // указателю на тип int

Типы должны совпадать, поскольку тип указателя используется для выведения типа объекта, на который он указывает. Если бы указатель содержал адрес объекта другого типа, то выполнение операций с основным объектом потерпело бы неудачу.

Значение указателя

Хранимое в указателе значение (т.е. адрес) может находиться в одном из четырех состояний.

1. Оно может указывать на объект.

2. Оно может указывать на область непосредственно за концом объекта

3. Это может быть нулевое значение, означающее, что данный указатель не связан ни с одним объектом.

4. Оно может быть недопустимо. Любое иное значение, кроме приведенного выше, является недопустимым.

Копирование или иная попытка доступа к значению по недопустимому указателю является серьезной ошибкой. Как и использование неинициализированной переменной, компилятор вряд ли обнаружит эту ошибку. Результат доступа к недопустимому указателю непредсказуем. Поэтому всегда следует знать, допустим ли данный указатель.

Хотя указатели в случаях 2 и 3 допустимы, действия с ними ограничены. Поскольку эти указатели не указывают ни на какой объект, их нельзя использовать для доступа к объекту. Если все же сделать попытку доступа к объекту по такому указателю, то результат будет непредсказуем.

Использование указателя для доступа к объекту

Когда указатель указывает на объект, для доступа к этому объекту можно использовать оператор обращения к значению (dereference operator), или оператор *.

int ival = 42;

int *p = &ival; // p содержит адрес ival; p - указатель на ival

cout << *p;     // * возвращает объект, на который указывает p;

                // выводит 42

Обращение к значению указателя возвращает объект, на который указывает указатель. Присвоив значение результату оператора обращения к значению, можно присвоить его самому объекту.

*p = 0;     // * возвращает объект; присвоение нового значения

            // ival через указатель p

cout << *p; // выводит 0

При присвоении значения *p оно присваивается объекту, на который указывает указатель p.

Обратиться к значению можно только по допустимому указателю, который указывает на объект.

Ключевая концепция. У некоторых символов есть несколько значений

Некоторые символы, такие как & и *, используются и как оператор в выражении, и как часть объявления. Контекст, в котором используется символ, определяет то, что он означает.

int i = 42;

int &r = i;   // & следует за типом в части объявления; r - ссылка

int *p;       // * следует за типом в части объявления; p - указатель

p = &i;       // & используется в выражении как оператор

              // обращения к адресу