指针变量和引用变量之间的区别是什么?


当前回答

引用是常量指针。int*const a=&b与int&a=b相同。这就是为什么没有const引用,因为它已经是const,而const的引用是const int*consta。当使用-O0编译时,编译器将在这两种情况下将b的地址放在堆栈上,并且作为类的成员,它也将出现在堆栈/堆上的对象中,与您声明了常量指针时相同。使用-Ofast,可以免费优化此功能。常量指针和引用都被优化了。

与常量指针不同,无法获取引用本身的地址,因为它将被解释为它引用的变量的地址。因此,在Ofast上,表示引用的常量指针(被引用变量的地址)将始终在堆栈外进行优化,但如果程序绝对需要实际常量指针的地址(指针本身的地址,而不是指针指向的地址),即您打印常量指针的位置,那么const指针将被放置在堆栈上,以便它有一个地址。

否则它是相同的,即当您打印它指向的地址时:

#include <iostream>

int main() {
  int a =1;
  int* b = &a;
  std::cout << b ;
}

int main() {
  int a =1;
  int& b = a;
  std::cout << &b ;
}
they both have the same assembly output
-Ofast:
main:
        sub     rsp, 24
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        lea     rsi, [rsp+12]
        mov     DWORD PTR [rsp+12], 1
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::_M_insert<void const*>(void const*)
        xor     eax, eax
        add     rsp, 24
        ret
--------------------------------------------------------------------
-O0:
main:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 16
        mov     DWORD PTR [rbp-12], 1
        lea     rax, [rbp-12]
        mov     QWORD PTR [rbp-8], rax
        mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
        mov     rsi, rax
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(void const*)
        mov     eax, 0
        leave
        ret

指针已经在堆栈外进行了优化,在这两种情况下,指针甚至都没有在-Ofast上取消引用,而是使用编译时值。

作为对象的成员,它们在-O0到-Ofast上是相同的。

#include <iostream>
int b=1;
struct A {int* i=&b; int& j=b;};
A a;
int main() {
  std::cout << &a.j << &a.i;
}

The address of b is stored twice in the object. 

a:
        .quad   b
        .quad   b
        mov     rax, QWORD PTR a[rip+8] //&a.j
        mov     esi, OFFSET FLAT:a //&a.i

当通过引用传递时,在-O0上,传递被引用变量的地址,因此它与通过指针传递相同,即常量指针包含的地址。On Ofast如果函数可以内联,则编译器会在内联调用中对其进行优化,因为动态范围是已知的,但在函数定义中,参数总是作为指针(期望引用引用的变量的地址)被解引用,其中它可能被另一个转换单元使用,而编译器不知道动态范围,当然,除非函数声明为静态函数,否则它不能在转换单元之外使用,然后它通过值传递,只要它没有在函数中通过引用进行修改,那么它将传递您传递的引用所引用的变量的地址,如果调用约定中有足够多的易失性寄存器,则将在一个寄存器中传递,并保持在堆栈之外。

其他回答

指针和引用之间的差异

指针可以初始化为0,而引用不能初始化。事实上,引用也必须引用对象,但指针可以是空指针:

int* p = 0;

但我们不能有int&p=0;以及int&p=5;。

事实上,要正确执行此操作,我们必须首先声明并定义了一个对象,然后才能引用该对象,因此前面代码的正确实现将是:

Int x = 0;
Int y = 5;
Int& p = x;
Int& p1 = y;

另一个重要的点是,我们可以在不初始化的情况下声明指针,但是在引用的情况下,不能这样做,因为引用必须始终引用变量或对象。然而,这样使用指针是有风险的,因此通常我们检查指针是否确实指向某个对象。在引用的情况下,不需要这样的检查,因为我们已经知道在声明期间引用对象是强制性的。

另一个区别是指针可以指向另一个对象,但是引用总是引用同一个对象

Int a = 6, b = 5;
Int& rf = a;

Cout << rf << endl; // The result we will get is 6, because rf is referencing to the value of a.

rf = b;
cout << a << endl; // The result will be 5 because the value of b now will be stored into the address of a so the former value of a will be erased

另一点:当我们有一个类似STL模板的模板时,此类类模板将始终返回一个引用,而不是指针,以便使用运算符[]轻松读取或分配新值:

Std ::vector<int>v(10); // Initialize a vector with 10 elements
V[5] = 5; // Writing the value 5 into the 6 element of our vector, so if the returned type of operator [] was a pointer and not a reference we should write this *v[5]=5, by making a reference we overwrite the element by using the assignment "="

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。

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。

以下答案和链接的摘要:

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。指针可以指向任何地方(NULL),而引用总是指向对象。不能像使用指针那样获取引用的地址。没有“引用算术”(但您可以获取引用指向的对象的地址,并对其进行指针算术,如&obj+5中所示)。

澄清误解:

C++标准非常小心,避免规定编译器如何实现引用,但每个C++编译器都实现引用作为指针。即,声明如下:int&ri=i;如果没有完全优化,则分配相同数量的存储作为指针,并放置地址把我的东西放进那个储藏室。

因此,指针和引用都使用相同的内存量。

作为一般规则,

使用函数参数和返回类型中的引用来提供有用的自记录接口。使用指针实现算法和数据结构。

有趣的阅读:

我最喜欢的C++常见问题解答。参考与指针。参考文献简介。参考和常量。

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。