指针变量和引用变量之间的区别是什么?


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简言之

指针:指针是保存另一个变量的内存地址的变量。指针需要使用*运算符解引用以访问它所指向的内存位置。-摘自Geeks for Geeks

引用:引用变量是别名,即现有变量的另一个名称。引用(如指针)也通过存储对象的地址来实现。-摘自极客对极客

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虽然引用和指针都用于间接访问另一个值,但引用和指针之间有两个重要的区别。第一个是引用总是引用一个对象:在没有初始化引用的情况下定义引用是错误的。赋值行为是第二个重要区别:赋值给引用会更改引用绑定的对象;它不会将引用重新绑定到另一个对象。初始化后,引用始终引用同一基础对象。

考虑这两个程序片段。首先,我们将一个指针分配给另一个指针:

int ival = 1024, ival2 = 2048;
int *pi = &ival, *pi2 = &ival2;
pi = pi2;    // pi now points to ival2

在赋值ival之后,pi所寻址的对象保持不变。赋值会更改pi的值,使其指向不同的对象。现在考虑一个分配两个引用的类似程序:

int &ri = ival, &ri2 = ival2;
ri = ri2;    // assigns ival2 to ival

此赋值更改了ri引用的值ival,而不是引用本身。赋值后,两个引用仍然引用其原始对象,并且这些对象的值现在也相同。

如果你真的想变得迂腐,有一件事你可以用指针做,但不能用指针做:延长临时对象的生命周期。在C++中,如果将常量引用绑定到临时对象,则该对象的生存期将变为引用的生存期。

std::string s1 = "123";
std::string s2 = "456";

std::string s3_copy = s1 + s2;
const std::string& s3_reference = s1 + s2;

在本例中,s3_copy复制连接后的临时对象。而s3_reference本质上成为临时对象。它实际上是对临时对象的引用,该对象现在与引用具有相同的生存期。

如果您尝试在没有常量的情况下执行此操作,它将无法编译。不能将非常量引用绑定到临时对象,也不能为此获取其地址。

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;
}

指针和引用之间有一个根本的区别,我没有看到任何人提到过:引用支持函数参数中的引用传递语义。指针,虽然它最初不可见,但它不可见:它们只提供值传递语义。这在本文中得到了很好的描述。

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