Riferimenti in C++

Riferimenti

Un riferimento definisce un nome alternativo per un oggetto, un alias in tutto e per tutto. Un tipo riferimento "si riferisce a" un altro tipo. Definiamo un tipo riferimento scrivendo un dichiaratore della forma &d, dove d è il nome che viene dichiarato:

tipo &d = inizializzatore;

Ad esempio:

// Variabile originale
int valore_int = 1024;

// rif_valore è un riferimento a valore_int
int &rif_valore = valore_int;

// ERRORE:
// Un riferimento deve essere inizializzato
// al momento della definizione
int &rif_valore2;

Ordinariamente, quando inizializziamo una variabile, il valore dell'inizializzatore viene copiato nell'oggetto che stiamo creando.

Quando definiamo un riferimento, invece di copiare il valore dell'inizializzatore, leghiamo il riferimento al suo inizializzatore. Una volta inizializzato, un riferimento rimane legato al suo oggetto iniziale. Non c'è modo di rilegare un riferimento per riferirsi a un oggetto diverso. Poiché non c'è modo di rilegare un riferimento, i riferimenti devono essere inizializzati.

Riferimenti come Alias

Un riferimento non è un oggetto. Invece, un riferimento è solo un altro nome per un oggetto già esistente.

Dopo che un riferimento è stato definito, tutte le operazioni su quel riferimento sono in realtà operazioni sull'oggetto a cui il riferimento è legato:

// assegna 2 all'oggetto a cui rif_valore si riferisce, cioè a valore_int
rif_valore = 2;

// Uguale a:
// ii = valore_int
int ii = rif_valore;

Quando assegniamo a un riferimento, stiamo assegnando all'oggetto a cui il riferimento è legato. Quando recuperiamo il valore di un riferimento, stiamo realmente recuperando il valore dell'oggetto a cui il riferimento è legato. Similmente, quando usiamo un riferimento come inizializzatore, stiamo realmente usando l'oggetto a cui il riferimento è legato:

// VALIDO:
// rif_valore3 è legato all'oggetto a cui
// rif_valore è legato, cioè a valore_int
int &rif_valore3 = rif_valore;

// inizializza i dal valore nell'oggetto a cui rif_valore è legato
// VALIDO: inizializza i allo stesso valore di valore_int
int i = rif_valore;

Poiché i riferimenti non sono oggetti, non possiamo definire un riferimento a un riferimento.

Definizioni di Riferimenti

Possiamo definire più riferimenti in una singola definizione. Ogni identificatore che è un riferimento deve essere preceduto dal simbolo &:

// i e i2 sono entrambi int
int i = 1024, i2 = 2048;

// r è un riferimento legato a i; r2 è un int
int &r = i, r2 = i2;

// i3 è un int; ri è un riferimento legato a i3
int i3 = 1024, &ri = i3;

// sia r3 che r4 sono riferimenti
int &r3 = i3, &r4 = i2;

Con due eccezioni che tratteremo nelle prossime lezioni, il tipo di un riferimento e l'oggetto a cui il riferimento si riferisce devono corrispondere esattamente.

Inoltre, per ragioni che esploreremo, un riferimento può essere legato solo a un oggetto, non a un letterale o al risultato di un'espressione più generale:

// ERRORE: l'inizializzatore deve essere un oggetto
int &rif_valore4 = 10;

double valore_double = 3.14;
// ERRORE: i tipi non corrispondono
int &rif_valore5 = valore_double;

Per ricordarsi di questo dettaglio, basta pensare che un riferimento è semplicemente un altro nome per un oggetto esistente. Ma un oggetto, ossia una variabile, come abbiamo detto nella lezione precedente, corrisponde a un'area di memoria specifica. Un riferimento, essendo solo un altro nome per quell'oggetto, non può esistere senza quell'oggetto.

Esercizi

Data la seguente definizione:

int valore_int = 1.01;

Quali delle seguenti definizioni sono valide?

• Definizione 1:

  int &rval1 = 1.01;
  

  Questa definizione non è valida perché un riferimento deve essere legato a un oggetto, e 1.01 è un letterale, non un oggetto.

• Definizione 2:

  int &rval2 = valore_int;
  

  Questa definizione è valida. rval2 è un riferimento legato all'oggetto valore_int. Inoltre, i tipi corrispondono (int).

• Definizione 3:

  int &rval3;
  

  Questa definizione non è valida perché un riferimento deve essere inizializzato al momento della definizione.

Dato il seguente codice:

int i, &r1 = i;
double d, &r2 = d;

Quali, tra le seguenti assegnazioni sono valide?

• Assegnazione (a):

  r2 = 3.14159;
  

  Questa assegnazione è valida. r2 è un riferimento legato a d, che è di tipo double. Assegnare un valore double a d tramite il riferimento r2 è corretto.

• Assegnazione (b):

  r2 = r1;
  

  Questa assegnazione è valida. Tuttavia, nel momento in cui il valore riferito da r1, che è intero, viene assegnato a r2 il valore verrà automaticamente convertito in un double.

• Assegnazione (c):

  i = r2;
  

  Questa assegnazione è valida. r2 è un riferimento legato a d, che è di tipo double. Assegnare il valore di d a i comporta una conversione da double a int, che è consentita in C++.

• Assegnazione (d):

  r1 = d;
  

  Questa assegnazione non è valida. r1 è un riferimento legato a i, che è di tipo int, mentre d è di tipo double. Quindi r1 non può riferirsi a d.

Esaminiamo il seguente codice. Cosa stampa il programma?

int i, &ri = i;

i = 5;
ri = 10;

std::cout << i << " " << ri << std::endl;

In questo codice, ri si riferisce ad i. Dopodiché, ad i viene assegnato il valore 5. Quindi i vale 5 e ri che ad esso si riferisce varrà anch'esso 5.

Subito dopo, però, a ri viene assegnato il valore 10. Ma poiché ri si riferisce a i, quest'ultimo verrà modificato e conterrà il valore 10.

Quando il programma stampa infine i valori di i e ri il risultato sarà:

10 10