Referenz (Programmierung)

Eine Referenz repräsentiert einen Verweis auf ein Objekt. Wie der Zeiger stellt eine Referenz damit einen Aliasnamen für eine Variable dar, die die Speicheradresse einer anderen Variablen enthält. Im Gegensatz zu expliziten Zeigern ist die Adresse selbst nicht mehr änderbar und verborgen, insbesondere sind Operationen auf der Adresse (Zeigerarithmetik), die oft fehlerträchtig sind, nicht möglich. Referenzen werden aus zwei Gründen zur Parameterübergabe genutzt, man spricht dann von Call by reference:

1. wenn durch eine Unterfunktion die Werte eines Objektes dauerhaft geändert werden sollen;
2. wenn Zeit gespart werden soll, indem nur die Referenz übergeben wird, und nicht die umfangreiche komplexe Struktur, auf die sie verweist.

In der Programmiersprache Java wird zwischen starken und schwachen Referenzen unterschieden.^[1] Da Objekte dort nicht explizit gelöscht und an den verfügbaren Speicher zurückgegeben werden, übernimmt dies ein sogenannter Garbage Collector (vom Englischen für „Müllsammler“) implizit, ohne dass der Programmierer etwas dafür tun muss. Ein Objekt, das nicht stark referenziert ist, kann vom Garbage-Collector gelöscht werden, auch wenn noch schwache Referenzen darauf existieren. Schwache Referenzen sind z. B. für die Implementierung von Puffern nützlich.

Beispiel in C++

1. Wirkungsweise einer Referenz

int nOriginal = 5;
int& nReferenz = nOriginal; // Referenzobjekt angelegt
                                // die Referenz verweist auf das Original
                                // 
nReferenz = 20; // weist der Referenz und somit auch dem Original den Wert 20 zu
int nKopie = nOriginal; // nKopie = 20

2. Beispiel zur Parameterübergabe als Referenz, siehe auch Call by reference.

void quadrieren(int& wert) { // Definition der Funktion
    wert = wert * wert;
}
 
int main() {
    int nZahl = 5;
    quadrieren(nZahl);          // Aufruf der Funktion - danach nZahl == 25
    return 0;
}

Es wird mit der Originalvariablen gearbeitet, gleichgültig ob der Variablenname in der Funktion mit dem Namen der Aufrufvariablen identisch ist.

3. Beispiel für Objektreferenzen

Bank& nBank = Bankenverzeichnis::nachBLZ("76543210"); // eine Referenz auf ein Bankobjekt wird beschafft
Konto& nKonto1 = nBank.kontoZugriff("1234567"); // eine Referenz auf ein bestimmtes Kontoobjekt wird beschafft
Konto& nKonto2 = nBank.kontoZugriff("1111111"); // eine Referenz auf ein weiteres Kontoobjekt wird beschafft
nKonto1.einzahlung(100.00, "EUR", nKonto2); // eine Methode wird auf nKonto1 gerufen

Die Referenzen nBank, nKonto1 und nKonto2 referenzieren jeweils ein Objekt. Das &-Symbol kennzeichnet diese Variablen als Referenzen im Sinne der Programmiersprache.

Beispiel in Pascal

1. Übergabe by reference (der Wert der übergebenen Variablen wird geändert):

procedure quadriere(var wert: integer);
begin
    wert := wert * wert;
end;

Dieser Prozedur kann nur eine Variable übergeben werden, kein Ausdruck. 'wert' ist der lokale Name der als Referenz übergebenen Variablen; mit der Zuweisung eines Werts wird direkt der Inhalt der übergebenen Variablen geändert.

2. Übergabe by value (also nur des Werts, nicht der Variablen selbst; der Wert der übergebenen Variablen wird nicht geändert):

function quadrat(wert: integer): integer;
begin
    Result := wert * wert;
end;

Selbst wenn eine Zuweisung an 'wert' erfolgen würde, würde dies den Inhalt einer etwa übergebenen Variablen nicht ändern: Übergeben wird nur ein Wert; der Bezeichner 'wert' steht für eine lokale Variable, die nur innerhalb der Funktion gültig ist.

Einzelnachweise

1. ↑ Stefan Middendorf, Reiner Singer, Jörn Heid: Java-Programmierhandbuch und Referenz; 2. Auflage 2002. Abschnitt 4.11.6, Referenzklassen. Online [1], abgerufen am 16. August 2011