C++中指针和引用区别

使君杭千秋

于 2021-04-18 21:13:34 发布

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分类专栏：高等程序设计文章标签：指针引用

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一、概念

指针

对于一个类型T，T*就是指向T的指针类型，也即一个T*类型的变量能够保存一个T对象的地址，而类型T是可以加一些限定词的，如const、volatile等等。

见下图，所示指针的含义：

引用

引用是一个对象的别名，主要用于函数参数和返回值类型，符号T&表示T类型的引用。

见下图，所示引用的含义：

二、指针和引用的区别

是否需初始化

首先，引用不可以为空，但指针可以为空。

前面也说过了引用是对象的别名，引用为空——对象都不存在，怎么可能有别名！故定义一个引用的时候，必须初始化，而指针可以不用。

因此如果你有一个变量是用于指向另一个对象，但是它可能为空，这时你应该使用指针；如果变量总是指向一个对象，你的设计不允许变量为空，这时你应该使用引用。

如下代码中，如果定义一个引用变量，不初始化的话连编译都通不过：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int i = 0;
	//int& ref;		//IntelliSense:  引用 变量 "ref" 需要初始值设定项
	return 0;
}

是否可以改变指向

引用不可以改变指向；但是指针可以改变指向，而指向其它对象。

说明：虽然引用不可以改变指向，但是可以改变初始化对象的内容。

例如就++操作而言，对引用的操作直接反应到所指向的对象，而不是改变指向；而对指针的操作，会使指针指向下一个对象，而不是改变所指对象的内容。

如下代码：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int i = 10;
	int& ref = i;
	ref++;
	cout << "i=" << i << endl;
	cout << "ref=" << ref << endl;
	int j = 20;
	ref = j;
	ref++;
	cout << "i=" << i << endl;
	cout << "ref=" << ref << endl;
	cout << "j=" << j << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

执行结果为：

i=11
ref=11
i=21
ref=21
j=20

对ref的++操作是直接反应到所指变量之上，对引用变量ref重新赋值”ref=j”，并不会改变ref的指向，它仍然指向的是i，而不是j。理所当然，这时对ref进行++操作不会影响到j。

而对指针的++操作是在地址上++。

大小

引用的大小是所指向的变量的大小，因为引用只是一个别名而已；指针是指针本身的大小，4个字节。

如下代码：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	string str = "12345678";
	string ref = str;
	string* pointer = &str;
	cout << "ref: " << ref << "\tpointer:" << *pointer << endl;
	cout << "sizeof(ref):" << sizeof(ref) << "\tsizeof(pointer):" << sizeof(pointer) << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

执行结果为：

ref: 12345678   pointer:12345678
sizeof(ref):28  sizeof(pointer):4

从上面也可以看出：引用比指针使用起来形式上更为美观，使用引用指向的内容时可以之间用引用变量名，而不像指针一样要使用*；定义引用的时候也不用像指针一样使用&取址。

安全性

引用比指针更安全。由于不存在空引用，并且引用一旦被初始化为指向一个对象，它就不能被改变为另一个对象的引用，因此引用很安全。对于指针来说，它可以随时指向别的对象，并且可以不被初始化，或为NULL，所以不安全。const 指针虽然不能改变指向，但仍然存在空指针，并且有可能产生野指针（即多个指针指向一块内存，free掉一个指针之后，别的指针就成了野指针）。
总而言之，言而总之，它们的这些差别都可以归结为”指针指向一块内存，它的内容是所指内存的地址；而引用则是某块内存的别名，引用不改变指向。

三、const问题

常量指针VS常量引用

常量指针

指向常量的指针，在指针定义语句的类型前加const，表示指向的对象是常量。

如下代码：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int i = 0, j = 1;
	const int* pointer = &i;
	pointer = &j;
	//*pointer = 1;	//IntelliSense:  表达式必须是可修改的左值
	j = 2;
	cout << *pointer << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

执行结果为：

定义指向常量的指针只限制指针的间接访问操作，而不能规定指针指向的值本身的操作规定性。即：通过指针不能修改变量值，但通过变量名可以直接修改变量值。

可以修改指针的指向。

常量引用

指向常量的引用，在引用定义语句的类型前加const，表示指向的对象是常量。

如下代码：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int i = 0;
	const int& ref = i;
	//ref = 1;	//IntelliSense:  表达式必须是可修改的左值
	i = 2;
	cout << ref << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

执行结果为：

也跟指针一样不能利用引用对指向的变量进行重新赋值操作，但可以通过变量名直接进行赋值。不能修改引用指向（固有特性）。

指针常量VS引用常量

在指针定义语句的指针名前加const，表示指针本身是常量。

如下代码：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int i = 0, j = 1;
	int* const pointer = &i;
	//pointer = &j;	//IntelliSense:  表达式必须是可修改的左值
	*pointer = 2;
	cout << *pointer << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

执行结果为：

不可以改变指针指向，但是可以通过指针间接改变变量值。

在定义指针常量时必须初始化！

不能改变指向是引用天生具来的属性，不用再引用指针定义语句的引用名前加const。