CPU眼里的：引用

主要观点总结

文章主要讨论了C++中的引用与指针的概念，它们在设计哲学上的差异以及在实际编程中的应用。通过对比引用和指针在CPU指令层面的表现，说明了它们在底层实现上的相似性，同时强调了它们在语法规则上的不同。

关键观点总结

关键观点1: 引用与指针的对比

文章首先对比了引用和指针的功能和用法，指出了它们在语法层面的差异和在CPU眼中的相似性。

关键观点2: 函数中的指针与引用

文章通过示例函数展示了指针和引用在函数参数传递中的实际应用，并解释了它们如何影响函数外变量的值。

关键观点3: 引用与指针的底层实现

文章指出，尽管引用和指针在语法上有许多差异，但在底层实现上，它们有很多相似之处。特别是在LLVM的支持下，不同的编程语言或语法规则背后的机器汇编部分可能无需调整。

关键观点4: 书籍推荐

文章最后推荐了由阿布亲自编写并由多位微软大佬联袂推荐的新书《CPU眼里的C/C++》。

正文

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或许，你还不能接受这个现实，没有关系。让我们再写一个简单的传指针的函数func3；再写一个传引用的函数func4；最后做一个call函数的调用，如图所示。

如你所见，不仅两个函数func3、func4的函数体，而且它们的调用部分，对应的CPU指令都完全相同！

所以，跟有指针参数的函数func3一样，在函数体func4里面，改变变量r的值，一样会影响到函数外变量a的值。至于指针参数，是如何改变函数外变量a的值？可以参看 “CPU眼里的参数传递” 中的详细讲解。

至此，结论已经非常明显了，在CPU眼里，指针和我们常见的“左值引用”几乎没有任何区别。“左值引用”可以做到的事情，用指针都可以做到。如果非要说说它们的区别的话，我想主要集中在下面这些语法规则的层面：

1. 引用显得更加简洁，特别是在读、写的时候，不需要像指针那样，加上*号操作。

2. 指针可以被赋值成NULL：int*p = NULL，但引用不行：int &r = NULL❌。

3. 指针可以随时改变它所指向的变量；而引用不能随意改变它所引用的变量，否则，会被视为重新定义了一个已经存在的引用变量。

4. 指针存在“指针的指针”；而引用则不存在“引用的引用”。

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总结

1. “引用变量”也是变量，在底层实现上面，跟“指针变量”完全相同。

2. “引用变量”也被称为某个变量的别名，这非常形象。但似乎很难解释为什么在函数func4中改变r的值，会同时改变外部变量a的值。但如果你把“引用”当作“指针”看待的话，这个问题就迎刃而解了。

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热点问题

Q1：C语言也支持：“引用”这个语法规则吗？

A1： 不支持的，引用这个语法规则，是在C++才被支持的。但如你所见，所有的引用，都可以通过指针来达到相同的效果；但引用在使用起来，会简洁不少，更像是一个语法糖。

Q2：引用的本质是“指针常量”吗？例如：int* const p = &a

A2：非常精彩的总结！二者确实有许多相似之处，但它们在语法上也存在一些关键差异。例如，引用不能初始化为nullptr，也不支持间接引用（即 * 操作）。下面是引用与各种指针之间的对比，供大家参考和比较：

特性

引用

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