Question

我知道引用不会占用任何内存，它将指向它所引用的相同内存位置。例如

int i=10;
int &r = a;

假设i指向内存位置1000，因此在这种情况下r也将指向内存位置1000。但是在C ++中，当我们声明一个变量时，它将在某个位置存储在内存中。在这种情况下，r指向某个位置，但它应该作为内部表示存储在内存中的某个位置，仅用于引用。提前谢谢。

Answer 1

这是未指明的，并且有充分的理由。真正的答案是：它取决于参考。它可以表示为普通指针，或者根本不存在。

如果您有具有自动存储持续时间的功能本地参考，例如此r：

void foo()
{
  int x[4] = {0, 1, 2, 3};
  int &r = x[1];
  // more code
}

然后它可能根本不会占用任何空间。编译器只会将r的所有用法视为x[1]的别名，并直接访问int。请注意，此类别名样式引用也可以来自函数内联。

另一方面，如果引用是“持久的”或对其他转换单元（例如数据成员或全局变量）可见，则它必须占用一些空间并存储在某处。在这种情况下，它很可能被表示为一个指针，使用它的代码将被编译为取消引用该指针。

理论上，其他选项也是可能的（例如查找表），但我不认为这些选项可供任何真实编译器使用。

Answer 2

我知道引用不占用任何内存

不完全是。引用是否具有存储，未指定。它可能会也可能不会。在这个特定的例子中，它不需要存储，因此在典型的实现中，它不使用任何存储。

它将指向它引用的相同内存位置

这听起来像是重言式或只是误解，取决于你所说的“ point ”。引用引用到对象或绑定到对象。您可以将其视为变量名称的别名。变量名也不使用任何内存。

在这种情况下，r指向某个位置，但它应该存储在内存中的某处

它不需要存储在内存中。请考虑以下代码：

int i=10;
int &r = a;
int j = r * 3;

编译器可以将r * 3解释为i * 3，就像您首先编写的那样。引用对象的位置在编译时是已知的，因此不需要将地址存储在运行时的内存中。

但是，在其他情况下，可能需要存储。例如：考虑具有外部链接的非内联函数的引用参数。编译函数时无法知道引用的对象，因此必须在运行时将一些信息传递到内存中。

作为引用的内部表示仅使用const指针

这不正确。内部表示可能使用指针，或者它可能使用其他东西，或者它可能不需要使用任何东西。

所以，简明扼要地回答

参考变量存储在哪里

未指明。无处或无处。

Answer 3

标准说：

未指明引用是否需要存储（3.7）。

（C ++ 11，[dcl.ref]¶4）

这意味着编译器可以根据具体情况自行选择是否需要任何存储。

现在，让人们说出他们想要的东西，但引用归结为指针的语法糖（即使在编译器级别，在所有主要的C ++编译器中，“参考”概念几乎在前端后立即消失）;因此，在一般情况下，它们可能需要它们在内存中的空间，就像指针一样。但是，在像您这样的情况下（本地引用），编译器应该透视它们并根据需要对它们进行优化。

请注意，这不是引用的排他性 - 编译器甚至可以通过指针执行相同类型的优化（一旦您的代码以SSA形式进行，即使引用无法重新安装，也没有什么特别之处）

此：

int glob;

void direct() {
    glob = 16; 
}

void through_reference() {
    int &a = glob;
    a = 16;
}

void through_pointer() {
    int *a = &glob;
    *a = 16;
}

总是归结为我在gcc.godbolt.org上尝试的任何编译器上的相同代码 - example：

direct():
        mov     DWORD PTR glob[rip], 16
        ret
through_reference():
        mov     DWORD PTR glob[rip], 16
        ret
through_pointer():
        mov     DWORD PTR glob[rip], 16
        ret
glob:
        .zero   4

另一方面，谈论结构时，情况会变得更加滑溜;这里允许编译器从结构的实际布局中删除引用（如果它能够重构它们实际指向的内容），而对于指针，情况可能会稍微复杂一些（它们的省略会破坏标准布局类）内容）。

实际上，我从未真正看到过在任何实际编译器中实现的这种优化。拿gcc或MSVC或Clang等等，你总会看到结构大小等于even in the most trivial cases。

Answer 4

作为引用的内部表示仅使用const指针

你在哪里听到的？事实并非如此。

标准没有规定如何实施参考。

以下是过度简化

最常见的是，编译器在内部有一个符号表，它存储了变量所需的所有信息。

让我们来看一个简单的案例：

int a;
a = 100;

然后编译器可以有这样的东西（为简单起见，让a的地址成为固定的已知地址）

| identifier | type | address  |
|------------|------|----------|
| a          | int  | 0xFF00A4 |

然后它可以将c ++代码转换成这样的代码：

mov 0xFF00A4, 100

让我们在混音中添加一个引用：

int a;
a = 100;
int& ra = 300;

编译器具有的符号表：

| identifier | type | address  |
|------------|------|----------|
| a          | int  | 0xFF00A4 |
| ra         | int& | 0xFF00A4 |

或者：

| identifier | type | address  | alias |
|------------|------|----------|-------|
| a          | int  | 0xFF00A4 | -     |
| ra         | int& | -        | a     |

因此可以生成如下代码：

mov 0xFF00A4, 100
mov 0xFF00A4, 300

如果函数中有引用参数，则会在内部传递指针。

引用变量存储在何处

4 个答案: