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浅谈C++中指针和引用的区别

在C++中,我们常常使用到指针和引用,但对于它们的区别,很多C++的老手也容易混淆。

下面我们就来浅谈一下C++中指针和引用的区别,而这也是在面试时常会被问到的。

看文章之前,别忘了关注我们,在我们这里,有你所需要的干货哦!


1.基础概念

(1)指针

在C/C++语言中,指针一般被认为是指针变量,指针变量的内容存储的是其指向的对象的首地址,指向的对象可以是变量(指针变量也是变量),数组,函数等占据存储空间的实体。

①创建指针变量
//格式:type *var-name;
int    *ip;    /* 一个整型的指针 */
double *dp;    /* 一个 double 型的指针 */
float  *fp;    /* 一个浮点型的指针 */
char   *ch;    /* 一个字符型的指针 */

(2)引用

引用变量是一个别名,也就是说,它是某个已存在变量的另一个名字。一旦把引用初始化为某个变量,就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。

①创建并初始化
//格式:type &var-name = var2;
//(注:var2为之前已定义的目标变量名)
int i = 17;
int &r = i;
double &s = d;
②引用的三个特点
  • 不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。
  • 一旦引用被初始化为一个对象,就不能被指向到另一个对象。
  • 引用必须在创建时被初始化。

2.指针和引用的区别

(1)性质上的区别

①关于创建和初始化的不同

指针:任何时候均可被初始化,指针可以在任何时候指向到另一个对象,即指向其它的存储单元。

引用:创建时就需要初始化,一旦引用被初始化为一个对象,就不能被指向到另一个对象。

②关于实质

指针:是一个变量,只不过这个变量存储的是一个地址,指向内存的一个存储单元。

引用:跟原来的变量实质上是同一个东西,只不过是原变量的一个别名而已。对引用的操作与对变量直接操作完全一样。

例如:

//指针
int a=1;		//定义一个整型变量a
int *p=&a;		//定义一个指针变量p,该指针变量指向a的存储单元,即p的值是a存储单元的地址。
//引用
int a=1;		//定义一个整型变量a
int &b=a;		//定义一个引用b指向变量a,a和b是同一个东西,在内存占有同一个存储单元。
③关于空(NULL)的概念

指针:存在空指针。

引用:不存在空引用。

(注:空指针的定义和使用)

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()
{
  int *ptr = NULL;

  cout << "ptr 的值是 " << ptr ;
 
  return 0;
}

//如需检查一个空指针,您可以使用 if 语句,如下所示:
if(ptr)     /* 如果 ptr 非空,则完成 */
if(!ptr)    /* 如果 ptr 为空,则完成 */

【补充说明】 NULL的二义性: 例如:

		void func(int i) {}
		void func(int *p) {}

​ 以上两个重载的func函数,很明显传入的参数是不同的。如果我们需要调用func(int * )函数,下面两种调用方式均无法达到目的。 ​ func(0); ✘ ​ func(NULL); ✘ ​ 原因很简单,0是整数,NULL实际上也是整数0。当然也不是没有办法,代码可以改成这样: ​ func((int*)0); ✔ ​ func((int*)NULL); ✔ ​ 虽然函数调用可以成功,但终究是不大舒服。

***解决方式:***为了更好的解决这个问题,C++11引入nullptr的概念。

​ 分析NULL的二义性问题,不难发现其实我们只是需要一个字面值来表示空指针,而不是借用数字0。因此C++11中定义了这个字面值:nullptr。有个它,再调用output函数是就清晰多了。

④关于多级

指针:可以有多级,如int *ip; /* 一个整型的指针 */int **p; /* 一个整型指针的指针 */

引用:只能是一级,如int a = 1;int &b = a; /* 一个整型变量的引用 */ 是合法的,但~~int &&a~~是不合法的。

⑤关于const

指针:可以有const指针。

引用:没有const引用。

⑥关于sizeof

"sizeof指针":得到的是指针本身的大小。

"sizeof引用":得到的是所指向的变量(对象)的大小。

⑦关于运算

指针和引用的自增(++)运算意义不一样。

(2)作为参数传递时的区别

①指针作为参数进行传递:

=> 如果要想达到也同时修改的目的的话,就得使用引用了。

#include<iostream>
using namespace std;

void swap(int *a,int *b)
{
  int temp=*a;
  *a=*b;
  *b=temp;
}

void test(int *p)
{
  int a=1;
  p=&a;
  cout<<p<<" "<<*p<<endl;
}

int main(void)
{
    int a=1,b=2;
    swap(&a,&b);
    cout<<a<<" "<<b<<endl;
    
    int *p=NULL;
    test(p);
    if(p==NULL)
    cout<<"指针p为NULL"<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}
//运行结果为:
2 1       
0x61fddc 1
指针p为NULL

=> swap函数中,使用指针作为参数,传递过来的是实参的地址(即&a和&b)。因此使用*a实际上是取存储在实参内存单元里的数据,则对*a的赋值即是对传入实参的赋值,因此可以实现对实参进行改变的目的。

=> test函数中,事实上传递的也是地址,只不过传递的是指针地址。也就是说将指针变量作为参数进行传递时,事实上是“值传递”的方式,C语言中实参变量和形参变量之间的数据传递是单向的“值传递”方式。指针变量做函数参数也要遵循这一规则。当把指针作为参数进行传递时,也是将实参的一个拷贝传递给形参,即上面程序main函数中的p和test函数中使用的p不是同一个变量,存储2个变量p的单元也不相同(只是2个p指向同一个存储单元)。所以在test函数中对p进行修改,并不会影响到main函数中的p的值。

②将引用作为函数的参数进行传递。

在讲引用作为函数参数进行传递时,实质上传递的是实参本身,而不是实参的拷贝,对形参的修改就是对实参的修改。因此在用引用进行参数传递时,不仅节约时间,而且可以节约空间。

例如:

#include<iostream>
using namespace std;

void test(int *&p)
{
  int a=1;
  p=&a;
  cout<<p<<" "<<*p<<endl;
}

int main(void)
{
    int *p=NULL;
    test(p);
    if(p!=NULL)
    cout<<"指针p不为NULL"<<endl;
    system("pause");
    return 0;
}
//运行结果为:
0x22ff44 1
指针p不为NULL

这足以说明用引用进行参数传递时,事实上传递的是实参本身,而不是拷贝。

所以在上述要达到同时修改指针的目的的话,就得使用引用了。

总结

对于C++/C语言来说,如何使用指针是必考题,而与指针相关的引用也常会被作为面试题之一。能对它们进行区分辨别是很重要的。

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