关于引用和指针的一些关键相关细节

指针

使用一元后缀声明符运算符声明指针变量*指针对象被分配一个地址值，例如，通过分配给数组对象、使用一元前缀运算符的对象地址或分配给另一个指针对象的值指针可以重新分配任意次数，指向不同的对象指针是保存指定地址的变量。它占用的内存存储量等于目标机器体系结构的地址大小例如，可以通过增量或加法运算符对指针进行数学操作。因此，可以使用指针等进行迭代。要获取或设置指针引用的对象的内容，必须使用一元前缀运算符*来取消引用它

工具书类

引用在声明时必须初始化。引用使用一元后缀声明符运算符&声明。初始化引用时，可以使用它们将直接引用的对象的名称，而不需要一元前缀运算符&一旦初始化，引用就不能通过赋值或算术操作指向其他对象无需取消引用该引用以获取或设置其引用的对象的内容对引用的赋值操作操作它指向的对象的内容（初始化后），而不是引用本身（不改变它指向的位置）对引用的算术运算操作它指向的对象的内容，而不是引用本身（不会改变它指向的位置）在几乎所有的实现中，引用实际上都存储为被引用对象的内存中的地址。因此，它占用的内存大小与目标机器体系结构的地址大小相同，就像指针对象一样

尽管指针和引用的实现方式几乎相同，但编译器对它们的处理方式不同，导致了上述所有差异。

文章

我最近写的一篇文章比我在这里展示的要详细得多，对这个问题非常有帮助，特别是关于记忆中的事情是如何发生的：

数组、指针和引擎罩下的引用深度文章

为了避免混淆，我想输入一些输入，我确信这主要取决于编译器如何实现引用，但在gcc的情况下，引用只能指向堆栈上的变量的想法实际上并不正确，例如：

#include <iostream>
int main(int argc, char** argv) {
    // Create a string on the heap
    std::string *str_ptr = new std::string("THIS IS A STRING");
    // Dereference the string on the heap, and assign it to the reference
    std::string &str_ref = *str_ptr;
    // Not even a compiler warning! At least with gcc
    // Now lets try to print it's value!
    std::cout << str_ref << std::endl;
    // It works! Now lets print and compare actual memory addresses
    std::cout << str_ptr << " : " << &str_ref << std::endl;
    // Exactly the same, now remember to free the memory on the heap
    delete str_ptr;
}

其输出如下：

THIS IS A STRING
0xbb2070 : 0xbb2070

如果您注意到甚至内存地址都完全相同，这意味着引用成功地指向了堆上的一个变量！现在，如果你真的想变得古怪，这也很有效：

int main(int argc, char** argv) {
    // In the actual new declaration let immediately de-reference and assign it to the reference
    std::string &str_ref = *(new std::string("THIS IS A STRING"));
    // Once again, it works! (at least in gcc)
    std::cout << str_ref;
    // Once again it prints fine, however we have no pointer to the heap allocation, right? So how do we free the space we just ignorantly created?
    delete &str_ref;
    /*And, it works, because we are taking the memory address that the reference is
    storing, and deleting it, which is all a pointer is doing, just we have to specify
    the address with '&' whereas a pointer does that implicitly, this is sort of like
    calling delete &(*str_ptr); (which also compiles and runs fine).*/
}

其输出如下：

THIS IS A STRING

因此，引用是引擎盖下的指针，它们都只是存储一个内存地址，地址指向的位置是不相关的，如果我调用std:：cout<<str_ref；调用delete str_ref后？很明显，它编译得很好，但在运行时会导致分段错误，因为它不再指向有效变量，我们本质上有一个中断的引用仍然存在（直到它超出范围），但没有用。

换句话说，引用只是一个指针，它抽象了指针机制，使其更安全、更容易使用（没有意外的指针数学，没有混淆“.”和“->”等），假设您没有像上面的例子那样尝试任何废话；）

现在，不管编译器如何处理引用，它总是有某种指针，因为引用必须引用特定内存地址处的特定变量，才能按预期工作，因此无法绕过这一点（因此称为“引用”）。

对于引用，唯一需要记住的重要规则是必须在声明时定义它们（头中的引用除外，在这种情况下，必须在构造函数中定义引用，在构造包含引用的对象之后，再定义它就太晚了）。

请记住，我上面的例子只是说明引用是什么的例子，你永远不想以这些方式使用引用！为了正确使用参考文献，这里已经有很多答案，这些答案一针见血

可以重新分配指针：int x=5；整数y=6；int*p；p＝&x；p=&y；*p=10；断言（x==5）；断言（y==10）；引用不能重新绑定，必须在初始化时绑定：int x=5；整数y=6；整数&q；//错误int&r=x；指针变量有它自己的标识：一个独特的、可见的内存地址，可以用一元&运算符获取，还有一定的空间，可以用sizeof运算符测量。对引用使用这些运算符将返回与引用绑定到的任何对象相对应的值；引用自身的地址和大小是不可见的。由于引用以这种方式假定原始变量的身份，因此可以方便地将引用视为同一变量的另一个名称。int x=0；int&r=x；int*p=&x；int*p2=&r；断言（p==p2）；//&x==&r断言（&p！=&p2）；可以将任意嵌套的指针指向提供额外间接级别的指针。引用仅提供一个间接级别。int x=0；整数y=0；int*p=&x；int*q=&y；int**pp=&p；**pp=2；pp=&q；//*pp现在是q**pp=4；断言（y==4）；断言（x==2）；指针可以指定为nullptr，而引用必须绑定到现有对象。如果您足够努力，您可以将引用绑定到nullptr，但这是未定义的，并且行为不一致。/*以下代码未定义；你的编译器可以优化它*不同的是，发出警告，或者干脆拒绝编译*/int&r=*static_cast<int*>（nullptr）；//在GCC 10下打印“空”标准：：cout<<（&r！=空指针? “not null”：“null”）<<std:：endl；bool f（int&r）｛return&r！=nullptr；｝//根据GCC 10打印“非空”标准：：cout<<（f（*static_cast<int*>（nullptr））? “not null”：“null”）<<std:：endl；但是，可以引用值为nullptr的指针。指针可以遍历数组；您可以使用++转到指针指向的下一个项目，使用+4转到第五个元素。这与指针指向的对象的大小无关。指针需要用*解引用以访问它指向的内存位置，而引用可以直接使用。指向类/结构的指针使用->访问其成员，而引用使用。。引用不能放入数组，而指针可以（由用户@litb提及）Const引用可以绑定到临时项。指针不能（不是没有间接指向）：常量int&x=int（12）；//法定C++int*y=&int（12）；//取临时地址是非法的。这使得const&更便于在参数列表等中使用。

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。

简单地说，我们可以说引用是变量的替代名称，指针是保存另一个变量地址的变量。例如

int a = 20;
int &r = a;
r = 40;  /* now the value of a is changed to 40 */

int b =20;
int *ptr;
ptr = &b;  /*assigns address of b to ptr not the value */