參考

參考（Reference）是物件的別名（Alias），也就是替代名稱，對參考名稱存取時該有什麼行為，都參考了來源物件該有的行為，在 C++ 中，「物件」這個名詞，不單只是指類別的實例，而是指記憶體中的一塊資料。

要定義參考，是在型態關鍵字後加上 & 運算子，例如：

int n = 10;      // 定義變數
int *p = &n;     // 定義指標，儲存 n 的位址
int &r = n;      // 定義參考，是 n 的別名

上面的程式中，最後一行定義參考，參考一定要初始，例如以下定義無法通過編譯：

int &r; // error: 'r' declared as reference but not initialized

參考必須要有物件可以參考，因此一定要初始，初始後就是被參考物件的別名，對參考的任何存取，都是對物件的操作。例如：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n = 10;
    int &r = n;

    cout << "n：" << n << endl
         << "r：" << r << endl;

    r = 20;

    cout << "n：" << n << endl
         << "r：" << r << endl;

    return 0;
}

在上面的程式中，r 就是 n，n 就是 r，它們是同一物件的別名，也就是同一塊記憶體且有兩個名稱，改變 n 或 r，都是改變該記憶體空間的資訊，執行結果如下：

n：10
r：10
n：20
r：20

參考的物件也可以是個指標，只要指定對應的型態，例如參考至 int* 型態的變數：

int n = 10;
int *p = &n;
int *&r = p; // 也就是 int* &r = p;

陣列呢？必須指定長度，例如參考長度為 1 的一維陣列：

int arr[] = {1, 2};
int (&r)[2] = arr;

參考的應用之一，是作為函式呼叫時傳遞引數的一種方式，這之後文件再來討論；回頭來看看〈二維（多維）陣列〉中 for range 的範例：

#include <iostream> 
using namespace std; 

int main() { 
    int maze[2][3] = {
                         {1, 2, 3},
                         {4, 5, 6}
                     };

    for(auto row : maze) {
        for(int i = 0; i < 3; i++) {
            cout << row[i] << "\t"; 
        }
        cout << endl; 
    } 

    return 0; 
}

當時談到，row 的型態實際上是 int*，row 儲存的只是位址，透過它只能依 int* 型態進行位址位移，然而它不帶有陣列的其他資訊，也就無法以 begin(row)、end(row) 來操作，因此範例中內層 for 只能用索引來取得元素。

上面這個範例，展開來就像是以下：

#include <iostream> 
using namespace std; 

int main() { 
    int maze[2][3] = {
                         {1, 2, 3},
                         {4, 5, 6}
                     };

    for(int (*it)[3] = begin(maze); it < end(maze); it++) {
        int *row = *it;
        for(int i = 0; i < 3; i++) {
            cout << row[i] << "\t"; 
        }
        cout << endl; 
    } 

    return 0; 
}

也就是說，實際上 it 是陣列變數的位址，也就是 it 遞增過程會是 &maze[0]、&maze[1]，*it 的話，就會是 maze[0]、maze[1]，也就是一維陣列位址，若能直接參考至 *it，就可以在內層迴圈也使用 begin(row)、end(row)：

#include <iostream> 
using namespace std; 

int main() { 
    int maze[2][3] = {
                         {1, 2, 3},
                         {4, 5, 6}
                     };

    for(int (*it)[3] = begin(maze); it < end(maze); it++) {
        int (&row)[3] = *it;   // 使用參考
        for(auto offset = begin(row); offset < end(row); offset++) {
            int n = *offset;
            cout << n << "\t"; 
        }
        cout << endl; 
    } 

    return 0; 
}

不過這程式碼難以閱讀，改為 for range 並搭配 auto 就好多了：

#include <iostream> 
using namespace std; 

int main() { 
    int maze[2][3] = {
                         {1, 2, 3},
                         {4, 5, 6}
                     };

    for(auto &row : maze) {  // 使用參考
        for(auto n : row) {
            cout << n << "\t"; 
        }
        cout << endl; 
    } 

    return 0; 
}