深度揭秘：为什么C++要发明引用？指针不够用吗？

// 看看这个让人头疼的代码...
class Matrix {
    double data[1000][1000];  // 100万个数字！
public:
    // 尝试用指针重载减法运算符 - 这是个糟糕的主意！
    Matrix* operator-(Matrix* other) {
        // ... 实现矩阵减法 ...
        return this;
    }
};

// 方法1：传值 - 复制整个对象（超慢！）
void process1(Matrix m) {     // 🐌 慢得像蜗牛爬
    // 每次调用都复制100万个数字...天啊！
}

// 方法2：使用指针 - 快是快，但是...
void process2(Matrix* m) {    // 👻 到处都是幽灵一样的星号
    m->data[0][0] = 1.0;     // 为什么要写 -> ？好烦！
    (*m).data[1][0] = 2.0;   // 这括号是什么鬼？！
    if (!m) return;          // 别忘了检查空指针...
}

int main() {
    Matrix huge;
    Matrix* pa = &huge;
    Matrix* pb = &huge;
    
    // 💥 噢不！这行代码会导致灾难！
    Matrix* result = pa - pb;  
    // 编译器：这是指针算术！我要计算两个指针之间的距离！
    // 程序员：不不不！我是想做矩阵减法啊！
    
    process1(huge);          // 复制100万个数字 😱
    
    process2(&huge);         // 记得加&...否则编译错误 😫
    
    // 交换两个矩阵？更痛苦！
    Matrix m1, m2;
    swapMatrix(&m1, &m2);    // 又是这讨厌的&... 
}

// 看看这清爽的代码！
void process(Matrix& m) {     // 没有星号！没有箭头！✨
    m.data[0][0] = 1.0;      // 直接用点运算符，多优雅！
}                            // 不用检查空指针！

void swapMatrix(Matrix& a, Matrix& b) {  // 告别烦人的&符号
    Matrix temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    Matrix m1, m2;
    
    process(m1);        // 看！多干净！不用加&
    swapMatrix(m1, m2); // 优雅得像跳芭蕾！🩰
}

class Matrix {
    double data[1000][1000];
public:
    // 使用引用重载运算符 - 优雅又直观！✨
    Matrix& operator-(const Matrix& other) {
        for(int i = 0; i < 1000; i++)
            for(int j = 0; j < 1000; j++)
                data[i][j] -= other.data[i][j];
        return *this;
    }
};

int main() {
    Matrix m1, m2;
    Matrix result = m1 - m2;  // 完美！编译器知道这是矩阵减法 ✨
                             // 不会和指针算术混淆
    
    // 链式操作也没问题
    Matrix m3;
    (m1 - m2) - m3;          // 返回引用,可以继续运算 🎯
}

void print(int& x) { cout << x << endl; }

int main() {
    print(42);        // 💥 轰！编译器炸了
    double pi = 3.14;
    print(pi);        // 💥 又炸了！
}

void print(const int& x) { cout << x << endl; }  // 加上const魔法盾

int main() {
    print(42);        // 完美！✨
    double pi = 3.14;
    print(pi);        // 优雅！会自动创建临时int变量 ✨
}

void modify(int& x) {
    x = 100;    // 修改引用指向的值
}

int main() {
    int a = 42;
    modify(a);     // ✅ 正确：a是左值，可以被修改
    modify(42);    // ❌ 错误：42是右值，无法被修改！
    
    int& ref = 42; // ❌ 错误：不能用右值初始化非const引用
}

void print(const int& x) {
    // x = 100;    // ❌ 编译错误：不能修改const引用
    cout << x << endl;  // ✅ 只读访问没问题
}

int main() {
    print(42);        // ✅ 完全正确！
    
    // 编译器会偷偷做这些事：
    // {
    //     int temp = 42;      // 1. 创建临时变量
    //     const int& x = temp;// 2. 引用绑定到临时变量
    //     print(x);           // 3. 使用这个引用
    // }                       // 4. 临时变量在这里销毁
    
    const int& ref = 42;  // ✅ 也正确！
    cout << ref << endl;  // 输出42
}

// 看看这清爽的代码，像是刚洗完澡的企鹅 🐧
void swap(int& a, int& b) {  
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    int x = 1, y = 2;
    swap(x, y);      // 就这样？没错，就这样！✨
    
    // 再也不用写这样的代码了：
    // swap(&x, &y);  // 👋 再见了，烦人的&符号！
}