指针变量和引用变量之间的区别是什么?


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我对引用和指针有一个类比,将引用看作对象的另一个名称,将指针看作对象的地址。

// receives an alias of an int, an address of an int and an int value
public void my_function(int& a,int* b,int c){
    int d = 1; // declares an integer named d
    int &e = d; // declares that e is an alias of d
    // using either d or e will yield the same result as d and e name the same object
    int *f = e; // invalid, you are trying to place an object in an address
    // imagine writting your name in an address field 
    int *g = f; // writes an address to an address
    g = &d; // &d means get me the address of the object named d you could also
    // use &e as it is an alias of d and write it on g, which is an address so it's ok
}

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不同之处在于,非常量指针变量(不要与指向常量的指针混淆)可能会在程序执行过程中的某个时间发生更改,需要使用指针语义(&,*)运算符,而引用只能在初始化时设置(这就是为什么您只能在构造函数初始化器列表中设置它们,但不能以其他方式设置它们),并使用普通值访问语义。基本上,引用是为了支持运算符重载而引入的,正如我在一些非常古老的书中所读到的那样。正如有人在这个线程中所说的,指针可以设置为0或任何您想要的值。0(NULL,nullptr)表示指针初始化为空。取消引用空指针是错误的。但实际上,指针可能包含一个不指向某个正确内存位置的值。反过来,引用试图不允许用户初始化对某个无法引用的对象的引用,因为您总是向其提供正确类型的右值。尽管有很多方法可以将引用变量初始化到错误的内存位置,但最好不要深入了解细节。在机器级,指针和参考都通过指针统一工作。让我们假设在基本参考中是句法糖。rvalue引用与此不同,它们自然是堆栈/堆对象。

在C++中,对指针的引用是可能的,但反之则不可能,这意味着指向引用的指针是不可能的。对指针的引用提供了一种更简洁的语法来修改指针。看看这个例子:

#include<iostream>
using namespace std;

void swap(char * &str1, char * &str2)
{
  char *temp = str1;
  str1 = str2;
  str2 = temp;
}

int main()
{
  char *str1 = "Hi";
  char *str2 = "Hello";
  swap(str1, str2);
  cout<<"str1 is "<<str1<<endl;
  cout<<"str2 is "<<str2<<endl;
  return 0;
}

并考虑上述程序的C版本。在C语言中,你必须使用指针对指针(多重间接寻址),这会导致混乱,程序可能看起来很复杂。

#include<stdio.h>
/* Swaps strings by swapping pointers */
void swap1(char **str1_ptr, char **str2_ptr)
{
  char *temp = *str1_ptr;
  *str1_ptr = *str2_ptr;
  *str2_ptr = temp;
}

int main()
{
  char *str1 = "Hi";
  char *str2 = "Hello";
  swap1(&str1, &str2);
  printf("str1 is %s, str2 is %s", str1, str2);
  return 0;
}

有关指针引用的详细信息,请访问以下内容:

C++:指针引用指向指针的指针和指向指针的引用

正如我所说,指向引用的指针是不可能的。尝试以下程序:

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   int x = 10;
   int *ptr = &x;
   int &*ptr1 = ptr;
}

我觉得还有一点还没有在这里讨论。

与指针不同,引用在语法上等同于它们所引用的对象,即可以应用于对象的任何操作都适用于引用,并且具有完全相同的语法(当然,初始化是例外)。

虽然这可能看起来很肤浅,但我认为这一特性对于一些C++特性来说至关重要,例如:

模板。因为模板参数是鸭子类型的,所以类型的语法财产才是最重要的,所以通常同一个模板可以同时用于T和T&。(或std::reference_wrapper<T>,它仍然依赖于隐式转换至T&)覆盖T&和T&&的模板更为常见。L值。考虑语句str[0]=“X”;如果没有引用,它只适用于c字符串(char*str)。通过引用返回字符允许用户定义的类具有相同的符号。复制构造函数。从语法上讲,将对象传递给复制构造函数是有意义的,而不是传递给对象的指针。但复制构造函数无法按值获取对象,这将导致对同一复制构造函数的递归调用。这将引用作为此处的唯一选项。操作员过载。通过引用,可以在保留相同的中缀符号的同时,将间接指向引入运算符调用,例如运算符+(const T&a,const T&b)。这也适用于常规重载函数。

这些点赋予了C++和标准库相当大的一部分权力,因此这是参考文献的一个重要属性。

“我知道引用是语法糖,所以代码更容易读写”

这引用不是实现指针的另一种方式,尽管它涵盖了大量的指针用例。指针是一种数据类型——通常指向实际值的地址。然而,它可以设置为零,或者使用地址算术等设置在地址之后的几个位置。对于具有自己值的变量,引用是“语法糖”。

C只有传递值语义。获取变量引用的数据的地址并将其发送到函数是一种通过“引用”传递的方法。引用通过“引用”原始数据位置本身在语义上简化了这一过程。因此:

int x = 1;
int *y = &x;
int &z = x;

Y是一个int指针,指向存储x的位置。X和Z表示相同的存储位置(堆栈或堆)。

很多人谈论过这两个(指针和引用)之间的区别,好像它们是同一个东西,用法不同一样。它们完全不同。

1) “指针可以被重新分配任意次数,而引用在绑定后不能被重新分配。”--指针是指向数据的地址数据类型。引用是数据的另一个名称。因此,您可以“重新分配”引用。你不能重新分配它所指的数据位置。就像你不能更改“x”所指的位置一样,你也不能更改“z”。

x = 2;
*y = 2;
z = 2;

相同的。这是一次重新分配。

2) “指针不能指向任何地方(NULL),而引用总是指向对象”——同样令人困惑。引用只是对象的另一个名称。空指针表示(语义上)它没有引用任何内容,而引用是通过表示它是“x”的另一个名称来创建的。自从

3) “你不能像用指针那样获取引用的地址”——是的,你可以。再次带着困惑。如果您试图查找用作引用的指针的地址,这是一个问题——因为引用不是指向对象的指针。他们就是目标。所以你可以得到对象的地址,也可以得到指针的地址。因为它们都在获取数据的地址(一个是对象在内存中的位置,另一个是指向对象在内存位置的指针)。

int *yz = &z; -- legal
int **yy = &y; -- legal

int *yx = &x; -- legal; notice how this looks like the z example.  x and z are equivalent.

4) “这里没有“引用算术”——同样有点混淆——因为上面的例子中z是对x的引用,因此两者都是整数,所以“引用”算术意味着例如将x引用的值加1。

x++;
z++;

*y++;  // what people assume is happening behind the scenes, but isn't. it would produce the same results in this example.
*(y++);  // this one adds to the pointer, and then dereferences it.  It makes sense that a pointer datatype (an address) can be incremented.  Just like an int can be incremented. 

此外,作为内联函数的参数的引用的处理方式可能与指针不同。

void increment(int *ptrint) { (*ptrint)++; }
void increment(int &refint) { refint++; }
void incptrtest()
{
    int testptr=0;
    increment(&testptr);
}
void increftest()
{
    int testref=0;
    increment(testref);
}

许多编译器在内联指针版本1时实际上会强制写入内存(我们显式地获取地址)。然而,他们会将引用保留在更优化的寄存器中。

当然,对于未内联的函数,指针和引用生成相同的代码,如果函数未修改和返回内部函数,则通过值传递内部函数总是比通过引用传递内部函数更好。