参考是不是有存储位置？

Posted 2023-02-21

【中文标题】参考是不是有存储位置？

【英文标题】：Does a reference have a storage location?参考是否有存储位置？

【发布时间】：2019-11-12 03:49:54

【问题描述】：

引用有存储位置还是只是另一个位置的别名？这是否因 C++ 版本而异，还是与所有 C++ 版本一致？如果一个引用有一个存储位置，那么它是否只允许像类型这样的指针上的值语义？

当你这样使用参考文献时，它是如何工作的：

struct aStruct
   int aVariable;
   aClass& aReferencetoaClass;
;

是占用空间还是别名？

【参考方案1】：

latest C++20 spec(§ 9.2.3.3) 并且至少从C++ 2005 draft spec 状态开始：

未指定引用是否需要存储

实际实施是根据具体情况而定的。显然，如果一个类有一个成员变量，它是一个需要存储在某处的引用。但是正如您所说，编译器在何时将引用单独用作别名时有回旋余地。

【讨论】：

嗯，是的 - 这取决于上下文。在结构中，您必须让引用需要存储，否则您将如何管理不同的结构实例？在您创建临时引用的代码块中，它可能只是一个别名。我认为不指定它的目的正是让编译器能够选择。

如果一个对象在 ABI 边界可用，它需要遵循 ABI。

【参考方案2】：

大多数编译器，至少对于 C++17 之前的任何 C++ 标准，都会有效地将引用实现为指针，除非进行优化。

特别是在struct 中，它将占用指针的大小（加上对齐/填充等）。

因此，这将适用于大多数环境：

struct S 
    char & a;
;

static_assert(sizeof(S) == sizeof(void *));

【讨论】：

"特别是在结构内部" - 不同意，它可能引用同一个结构的另一个成员，那么它可能只是一个别名。

@Slava 怎么样？所有数据成员都需要有一个唯一的地址（直到我们在 C++20 中得到[[no_unique_address]]）。

@Acorn 未指定引用是否具有存储空间，因此未指定它们是否具有地址。

@eerorika 确实如此。我想有人可以提出一个极端情况，可以证明一个类型有一个引用成员，它总是指向一个已知的地方，所以它可以优化它——但我怀疑编译器是否会为此优化，给定在实际代码中基本没用。

@Slava：是的，理论上 C++ 实现可以做到这一点。在实践中，我不知道有任何优化可以证明始终初始化为引用已知位置（结构/类的另一个成员，或始终指向同一个静态对象）的引用。所以在实践中，引用基本上是char *const c; 周围的语法糖。否则，结构布局将取决于有关如何初始化引用的编译时证明。这可能取决于您是否使用优化进行编译，并且无法链接发布+调试对象=奇怪。