C++ 指针与引用教程

C++ 指针与引用教程

在C++中，指针和引用是两种非常强大的特性，它们允许程序直接访问和操作内存中的地址和数据。理解和掌握指针与引用对于深入理解C++的内存管理机制、提高程序效率和灵活性至关重要。以下是一篇关于C++指针与引用的基础教程。

一、指针基础

1. 指针的定义

指针是一个变量，其存储的是另一个变量的内存地址。指针的类型必须与其所指向的变量的类型相匹配。

	int var = 20;
	int* ptr = &var; // ptr 指向 var 的地址

• int* ptr：声明了一个指向int类型的指针ptr。
• &var：取地址运算符，获取var的地址。

2. 指针的解引用

解引用指针就是访问指针所指向地址的值。这通过使用*运算符实现。

	std::cout << "Value of var: " << var << std::endl;
	std::cout << "Value at ptr: " << *ptr << std::endl; // 输出与var相同

3. 指针的算术运算

指针支持简单的算术运算，如加法和减法，但结果是以指针所指向类型的字节大小为单位的偏移量。

	int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
	int* ptr = arr;
	std::cout << *(ptr + 2) << std::endl; // 输出 3

4. 指针与数组

在C++中，数组名可以看作是指向数组首元素的指针。

	int arr[] = {10, 20, 30};
	int* ptr = arr; // ptr 指向 arr[0]
	std::cout << *(ptr + 1) << std::endl; // 输出 20

二、引用基础

1. 引用的定义

引用是C++的一个别名，它是另一个变量的别名。引用必须在定义时被初始化，并且一旦被绑定到一个变量，就不能再改变为另一个变量的别名。

	int var = 10;
	int& ref = var; // ref 是 var 的引用

2. 引用的使用

通过引用，我们可以直接访问和操作它所引用的变量。

	std::cout << "Value of var: " << var << std::endl;
	std::cout << "Value of ref: " << ref << std::endl; // 输出与var相同
	ref = 20; // 改变 ref 的值实际上改变了 var 的值
	std::cout << "New value of var: " << var << std::endl; // 输出 20

3. 引用与函数

引用在函数参数传递中特别有用，因为它们允许函数直接修改其参数的值，而无需使用指针和额外的解引用操作。

	void modify(int& x) {
	x = 100;
	}
	int main() {
	int a = 5;
	modify(a);
	std::cout << "Value of a after modify: " << a << std::endl; // 输出 100
	return 0;
	}

三、指针与引用的区别

• 初始化：引用在定义时必须初始化，而指针可以在定义时不初始化（但这是一个不好的做法，因为它可能导致未定义行为）。
• 空值：指针可以指向空（nullptr），而引用必须总是指向某个对象。
• 多级引用：可以有多级指针（如int** ptr），但不允许有多级引用。
• 大小：指针的大小是固定的（通常是机器字长），而引用的大小则依赖于它所引用的类型（但实际上，编译器会处理这些细节，对程序员来说，引用通常看起来就像是一个简单的别名）。
• 语法：指针和引用在语法上有明显区别，特别是在解引用时（*ptr vs ref）。

结论

指针和引用是C++中两个强大而灵活的特性，它们提供了直接访问和操作内存地址的能力。理解和掌握这些概念对于编写高效、可维护的C++程序至关重要。在实际编程中，应根据具体需求和场景合理选择使用指针或引用。