蔡逸竹

參考（Reference）型態代表了變數或物件的一個別名（Alias），參考型態可以直接取得變數或物件的位址，並間接透過參考型態別名來操作物件，作用類似於指標，但卻不必使用指標語法，也就是不必使用*運算子來提取值。

要定義參考型態，在定義型態時於型態關鍵字後加上&運算子，例如：
int var = 10;  // 定義變數
int *ptr = &var; // 定義指標，指向var的位址
int &ref = var;  // 定義參考，代表var變數


上面的程式中，最後一行即是在定義參考型態，注意參考型態一定要初始化，例如下面的定義是不能通過編譯的：
int &ref; // error, `ref' declared as reference but not initialized


為何參考型態一定要初始化？因為參考初始化後就不能改變它所代表的物件，任何指定給參考的值，就相當於指定給原來的物件，例如：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int var = 10;
    int &ref = var;
   
    cout << "var: " << var
         << endl;
    cout << "ref: " << ref
         << endl;
         
    ref = 20;

    cout << "var: " << var
         << endl;
    cout << "ref: " << ref
         << endl;

    return 0;
}

執行結果：

var: 10 ref: 10 var: 20 ref: 20

您也可以參考至一個字面常量，例如：
const int &ref = 10;


為什麼要在前面加上const才能參考至一個字面常量呢？您知道字面常量是不可定址的，為了能夠讓符合參考定址的語義，上面這段程式編譯器會傳如下的轉換：
int tmp = 10;
const int &ref = tmp;


先想想沒有加上const的情況，如果您對ref重新指定值，則實際改變的是tmp的值，而不是字面常量10，這就在符合字面常量無法取址（也就無法改變位址上的值）的語義，但使用者可能困惑明明改變了ref，為何字面常量沒有改變，所以加上const，明確指示不可以再重新指定值給ref，例如：
const int &ref = 10;
ref = 20; // error, assignment of read-only reference `ref'


如果要定義指標型態的參考該如何呢？很簡單，指標型態是使用type*來宣告，而參考則是在名稱前加上&，所以指標型態的參考就如下所示：
type *&refOfPtr = somePtr;


一個具體的例子如下：
int var = 10;
int *ptr = &var;
int *&ref = ptr;


舉一反三的話，如果有個const變數，您可以使用一個const指標，並可以如下宣告一個指標的參考：
const int var = 10;
const int *ptr = &var;
const int *&ref = ptr;


事實上很少會直接如上的方式來使用參考，而是用於函式傳遞時一種「傳參考」（Pass by reference）方式，目的在於可於函式中直接操作目標變數或物件，或者是避免複製一個大型物件，在之後要紹函式時會見到相關應用。