为什么引用成员不引用嵌套向量上的分配变量？什么是声明访问类成员的替代方法的正确方法？答案

【问题标题】：Why don't reference members refer the assigned variable on nested vectors? What's a proper way to declare an alternative way to access a class member?为什么引用成员不引用嵌套向量上的分配变量？什么是声明访问类成员的替代方法的正确方法？
【发布时间】：2021-08-16 07:54:03
【问题描述】：

我想声明一种访问类成员（特别是数组位置）的替代方法，如

class Foo {
    int a[2];
    int &a_first = a[0];
};

这样对Foo 实例中的a_first 的任何访问在所有目的上都等同于访问同一实例的a[0]。

上面的代码可以像我预期的那样处理类的单个实例和单个向量，但是在嵌套向量上使用时，引用地址与成员地址不同：

#include <iostream>
#include <vector>

class A {
public:
    int m;
    int &mref = m;
};

int main() 
{
    A a;
    std::cout << (&a.m == &a.mref) << '\n'; // output: 1

    std::vector<A> av1(1);
    std::cout << (&av1[0].m == &av1[0].mref) << '\n'; // output: 1

    std::vector<std::vector<A>> av2(1, std::vector<A>(1));
    std::cout << (&av2[0][0].m == &av2[0][0].mref) << '\n'; // output: 0

    return 0;
}

我认为引用变量充当其分配变量的别名，并在编译时解析，而不是在运行时分配任何实际内存，这与指针不同。为什么这与上面显示的行为不一致？实现我想要的别名的正确方法是什么？

【问题讨论】：

尽管问题已回答，但值得一提的另一点。也就是说 std::vector 不执行深度复制，因此您的引用保持不变，因此为了复制引用，您可以覆盖复制构造函数。但请记住，大多数容器是 std 不执行深度复制。因此，如果您的项目中有指针，则应注意这种行为。

标签： c++ class vector reference member

【解决方案1】：

上面的代码按我的预期工作

其实没有：

class A {
public:
    int m{};
    int &mref = m;
};

int main() 
{
    A a;
    A a2 = a;
    std::cout << (&a2.m == &a2.mref) << '\n'; // output: 0
};

只能在初始化时绑定引用。复制将复制值，而不是重新绑定引用。因此，A 类型对象的任何副本都会弄乱您的参考。这就是嵌套向量示例中发生的情况。您不需要嵌套向量即可看到这一点。尝试推入vector<A>，矢量将不得不调整大小，并且在调整大小期间将复制其元素，弄乱您的参考。

我认为引用变量充当其分配变量的别名...

是的

...并且在编译时被解析，而不是在运行时分配任何实际内存，这与指针不同。

并非总是如此。您不能总是在编译时解析引用，在这种情况下，引用实际上将在后台使用指针实现。

可能的解决方案：

使用std::reference_wrapper、the copy assignment operator 重新绑定引用，但您需要为您的类实现自定义复制构造函数/赋值：

class A {
public:
    int m{};
    std::reference_wrapper<int> mref = m;

    A() = default;

    A(const A& other) noexcept
        : m{other.m},
          mref{m}
    {}

    A& operator=(const A& other) noexcept
    {
        m = other.m;
        mref = m;

        return *this;
    }
};

使用返回变量引用的方法

class A {
public:
    int m{};

    int& mref() { return m; }
    const int& mref() const { return m; }
};

【讨论】：