左值引用与指针的区别

很多朋友遇到过这个问题：左值引用与指针有哪些区别？脑子里闪过很多答案，但大部分都是各自的定义，真要说他们两个有什么区别，有的时候还这是说不上来。本文针对这个问题进行归纳总结，希望对大家有所帮助。

先从定义说起：

• 左值引用：左值引用是一个别名，只能绑定左值，对左值引用的访问与访问左值是相同的
• 指针：指针是一个变量，这个变量在内存中存在真是的物理地址，该变量内的存储的是一个内存地址，访问指针变量对应的内容需要配合解访问符*

看看下面的例子：

void rreftTest(int&& ref)
{
    std::cout<<"ref = "<<ref<<std::endl;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    cout<<endl;

    int x = 42;
    int& ref = x;
    int* ptr = &x;
    int&& rref = 4;

    // 输出地址
    std::cout << "x的地址： " << &x << std::endl;
    std::cout << "ref的地址： " << &ref << std::endl;
    std::cout << "ptr的地址: " << &ptr << std::endl;
    std::cout << "ptr指向的地址: " << ptr << std::endl;
    std::cout << "rref指向的地址: " << rref << std::endl;
    std::cout << "rref指向的地址: " << &rref << std::endl;
    rreftTest(rref);

    // 输出大小
    std::cout << "引用的大小: " << sizeof(ref) << std::endl;  // 与int相同
    std::cout << "指针的大小: " << sizeof(ptr) << std::endl;  // 通常是4或8字节

    return 0;
}

//输出如下所示：
x的地址： 0x63fdbc
ref的地址： 0x63fdbc
ptr的地址：: 0x63fdb0
ptr指向的地址: 0x63fdbc
rref指向的地址: 4
rref指向的地址: 0x63fdec
引用的大小: 4
指针的大小: 8

通过上面的例子得到如下结论：

1. 左值引用不占用额外内存空间，它的地址与引用的左值地址相同；指针则不同，指针需要额外的内存空间来存储地址
2. 引用必须在定义时初始化；指针变量可以不在定义时初始化
3. 引用初始化绑定左值后，无法再重新绑定左值；指针则可以
4. 不存在引用的引用，指针则可以

具体的例证程序如下：

//初始化
void initializationDifference() {
    int x = 42;
    
    // 引用必须在声明时初始化
    int& ref = x;  // 正确
    int& ref2;     // 错误！引用必须初始化
    
    // 指针可以后续初始化
    int* ptr;      // 正确
    ptr = &x;      // 正确
}

void rebindingTest() {
    int x = 42;
    int y = 24;
    
    // 引用一旦绑定就不能改变
    int& ref = x;
    ref = y;    // 这是赋值操作，不是重新绑定
    
    // 指针可以随时改变指向
    int* ptr = &x;
    ptr = &y;   // 改变指针指向
}
//重复引用
void multiLevelTest() {
    int x = 42;
    
    // 不存在引用的引用
    // int& & ref;  // 错误！
    
    // 可以有多级指针
    int* ptr = &x;
    int** pptr = &ptr;  // 正确
}