Обмен двух переменных

Обмен значений двух переменных — частая задача в программировании, например при сортировке. Начнём в main, без функции. Сначала всё кажется простым:

int a = 3;
int b = 8;
a = b;
b = a;
std::cout << a << " " << b << std::endl;

Это выводит:

8 8

Инструкция a = b; затёрла исходное значение a, то есть 3, и оно потерялось. Это как поменять местами напитки в двух полных стаканах: нужен третий, пустой. В программе такой стакан — вспомогательная переменная, в которую сначала записывают исходное значение a:

int a = 3;
int b = 8;
int temp = a;
a = b;
b = temp;
std::cout << a << " " << b << std::endl;

Это выводит:

8 3

Функция делает это так же, но ей нужно изменить обе переменные вызывающего кода. Поэтому оба параметра — ссылки. Если бы один из них не был ссылкой, функция изменила бы только свою копию, и обмен бы не получился. В стандартной библиотеке есть и готовая функция обмена, std::swap(a, b) (из библиотеки <utility>). Теперь вы знаете, как она устроена внутри.

Ссылки умеют и другое: через них функция может отдать несколько результатов, тогда как return отдаёт только одно значение. Эта функция делит конфеты между детьми и сохраняет в двух ссылках, сколько получает каждый ребёнок и сколько конфет остаётся:

#include <iostream>

void share(int candies, int children, int& each, int& leftOver) {
    each = candies / children;
    leftOver = candies % children;
}

int main() {
    int each = 0;
    int leftOver = 0;
    share(17, 5, each, leftOver);
    std::cout << "Каждому ребёнку: " << each << ", осталось: " << leftOver << std::endl;
    return 0;
}

Это выводит:

Каждому ребёнку: 3, осталось: 2

Первые два параметра функция только читает, поэтому это обычные параметры, и в них можно передавать числа. В последние два она записывает, поэтому это ссылки, и в них нужно передавать переменные.