深入理解C++引用传递与指针传递的区别

C++中的引用传递是通过引用将参数传递给函数，使函数能够直接访问传递的参数。但是，引用传递并不改变被引用对象的内存指向，而是允许函数在不复制参数的情况下对其进行操作。这意味着，虽然函数可以修改被引用对象的值，但不能修改被引用对象的地址或指向其他对象的指针。

实例：

#include <iostream> #include <string.h> using namespace std; class Cat { public: // 公共成员函数 Cat(string alias){ this->alias= alias; } string getAlias(){ return this->alias; } void setAlias(string alias){ this->alias = alias; } private: // 私有成员变量 string alias; }; void changeCat(Cat *& c){ cout<<"\n----------changeCat is start---------------\n"<<endl; cout<<c->getAlias()<<endl; cout<<"c引用变量的值："<<c<<endl; cout<<"c引用变量的内存地址："<<&c<<endl; c= new Cat("huahua"); cout<<"****changeCat函数内部改变了引用变量c的指向之后****"<<endl; cout<<c->getAlias()<<endl; cout<<"c引用变量的值："<<c<<endl; cout<<"c引用变量的内存地址："<<&c<<endl; cout<<"\n----------changeCat is over---------------\n"<<endl; } int main(){ Cat* cat1 =new Cat("mimi"); Cat * &pt = cat1; cout<<"pt引用变量的值："<<pt<<endl; cout<<"pt引用变量的内存地址："<<&pt<<endl; changeCat(pt); printf("-------in main() 调用changeCat之后--------\n"); cout<<pt->getAlias()<<endl; cout<<"pt引用变量的值："<<pt<<endl; cout<<"pt引用变量的内存地址："<<&pt<<endl; return 0; }

运行结果：

pt引用变量的值：0x1eae040 pt引用变量的内存地址：0x7ffd17bb6818 ----------changeCat is start--------------- mimi c引用变量的值：0x1eae040 c引用变量的内存地址：0x7ffd17bb6818 ****changeCat函数内部改变了引用变量c的指向之后**** huahua c引用变量的值：0x1eae090 c引用变量的内存地址：0x7ffd17bb6818 ----------changeCat is over--------------- -------in main() 调用changeCat之后-------- huahua pt引用变量的值：0x1eae090 pt引用变量的内存地址：0x7ffd17bb6818

我们发现引用传递其引用c所指向的内存单元，从始至终都没有发生改变。由于这个内存单元是指针类型，我们可以修改内存单元里的值，但是不能修改内存单元本身的地址，即让引用c指向一个新的内存单元。

所以引用传递的本质是：引用传递能够将变量或对象本身作为参数传递，而不是复制一份副本后传递给形参。

引用传递的主要作用有两点：

1. 函数内部可修改变量或对象。函数返回后，函数调用者得到的也是被修改后的值。常见场景：① 函数需要返回多个值，由于return只能返回一个值，因此可以将其他值以引用传递的形式修改。② 控制递归过程，可以令参数为引用传递，每次递归执行函数体，就会修改参数，当参数等于某个值时递归结束。
2. 也是最重要的作用，引用传递可以避免对象传递时的复制构造。如果函数参数是对象，且采用值传递，则从调用者传到被调函数的参数，需要调用一次复制构造函数。如果这个对象很大，复制构造的开销就会很高。反观引用传递，它传递对象本身，可以完美规避复制构造的过程，极大减少时空开销。最后，如果不希望函数体更改引用传递的对象，则应在对象参数前加const限定，即const引用传递。

2.指针传递

C++中的指针传递，其本质是传递给形参的指针仍是实参的一个拷贝。这一点就和引用传递有了本质上的区别了。指针传递可以理解成实参和形参两个指针是指向同一地址的指针，你可以通过这两个指针修改这个地址上所指向的内存单元的内容，却不能通过形参去修改实参的指向。

实例：

#include <iostream> #include <string.h> using namespace std; class Cat { public: // 公共成员函数 Cat(string alias){ this->alias= alias; } string getAlias(){ return this->alias; } void setAlias(string alias){ this->alias = alias; } private: // 私有成员变量 string alias; }; void changeCat(Cat *c){ cout<<"\n----------changeCat is start---------------\n"<<endl; cout<<c->getAlias()<<endl; cout<<"c指针变量的值："<<c<<endl; cout<<"c指针变量的内存地址："<<&c<<endl; c= new Cat("huahua"); //c->setAlias("huahua"); cout<<"****changeCat函数内部改变了指针变量c的指向之后****"<<endl; cout<<c->getAlias()<<endl; cout<<"c指针变量的值："<<c<<endl; cout<<"c指针变量的内存地址："<<&c<<endl; cout<<"\n----------changeCat is over---------------\n"<<endl; } /* Cat * changeCat(Cat *c){ cout<<c->getAlias()<<endl; cout<<&c<<endl; c= new Cat("huahua"); cout<<c->getAlias()<<endl; cout<<&c<<endl; return c; }*/ int main(){ Cat *pt = new Cat("mimi"); //c1 = changeCat(c1); cout<<"pt指针变量的值："<<pt<<endl; cout<<"pt指针变量的内存地址："<<&pt<<endl; changeCat(pt); printf("-------in main() 调用changeCat之后--------\n"); cout<<pt->getAlias()<<endl; cout<<"pt指针变量的值："<<pt<<endl; cout<<"pt指针变量的内存地址："<<&pt<<endl; return 0; }

运行结果：

pt指针变量的值：0x1b76040 pt指针变量的内存地址：0x7fffeb039110 ----------changeCat is start--------------- mimi c指针变量的值：0x1b76040 c指针变量的内存地址：0x7fffeb0390c8 ****changeCat函数内部改变了指针变量c的指向之后**** huahua c指针变量的值：0x1b76090 c指针变量的内存地址：0x7fffeb0390c8 ----------changeCat is over--------------- -------in main() 调用changeCat之后-------- mimi pt指针变量的值：0x1b76040 pt指针变量的内存地址：0x7fffeb039110

小结：

引用传递的本质是：引用传递能够将变量或对象本身作为参数传递，而不是复制一份副本后传递给形参。而指针传递，其本质是实参传递给形参的指针仍是实参的一个拷贝(副本)。