传值、传指针与传引用

最新推荐文章于 2023-10-17 12:46:43 发布

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分类专栏： C/C++

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概念

指针：指针本质上就是一个变量，是一个存放其他变量地址的变量，在逻辑上是独立的，和普通的变量没什么区别。就内存的分布来说，指针变量和任何普通变量在内存中存放是没有任何区别的，无非指针变量内部存放的是其他变量的地址而已。

指针变量的特殊之处在于指针变量的内容（即值）为其他变量的地址，同时指针的初始化（以地址初始化）和解引用等不同的操作方式而已。

引用：引用是一个别名，它在逻辑上不是独立的，它的存在具有依附性，所以引用必须在一开始就被初始化，而且其引用的对象在其整个生命周期中是不能被改变的（自始至终只能依附于同一个变量）。

三者分析及区别

C++中函数调用时的参数传递有值传递，传递指针和传递引用三种，本质上只有值传递和引用传递两种。

传值：函数调用采用值传递时，实际上编译器把被调函数的形式参数作为被调函数的局部变量处理，为其开辟相应的内存空间，即在被调函数栈中开辟一段内存空间以存放拷贝进来的主调函数空间中的实参值，从而成为了实参的一个副本（实参—>形参的单向传递）。并且值传递的特点就是被调函数对形式参数的任何操作都是作为局部变量进行，也就是主调函数内部对形参进行的操作（赋值之类的）只是改变被调函数存储空间的值，并不会影响主调函数空间中的实参变量的值。

因此，值传递过程中，实参和形参在各自的存储空间有各自不同的变量地址，形参的改变不会影响传递进来的实参值。

传指针：值传递本质上就是传递变量，而指针又是一种内容为地址并且具有特殊操作的变量，因此传递指针本质上也是一种值传递，只是传指针时“值”指的是指针变量的值（即地址，开辟的栈空间小）。因此从值传递可以得出，指针传递在传递这个“值”时，也是在被调函数存储空间中的操作，并且将主调函数的指针变量（即含有地址的变量）拷贝到被调函数空间中，因此实参和该指针副本（形参）也在各自的存储空间有各自不同的自身地址，指针副本的改变只是本身指向的改变，即指针指向地址的改变并不会影响到主调函数空间。——>而同时由于指针变量的特殊之处，其可以通过解引用操作直接操作所指的内存空间，因此可以通过这种方式永久改变实参。但传指针本身仍然是值传递。

传引用：传引用的方法和传指针的相类似，也是在被调函数内部栈里面创建一个空间，这个空间存放的也是主调函数实参的地址值。但是被调函数对形参的任何操作都被处理成间接寻址，即通过栈中存放的地址访问主调函数中的实参变量。

正因为如此，被调函数对形参做的任何操作都影响了主调函数中的实参变量。

引用传递和指针传递是不同的，它们虽然都是在被调函数栈空间上的一个局部变量，但是任何对于引用参数的处理都会通过一个间接寻址的方式操作到主调函数中的相关变量。而对于指针传递的参数，如果改变被调函数中的指针地址，它将影响不到主调函数的相关变量。如果想通过指针参数传递来改变主调函数中的相关变量，那就得使用指向指针的指针，或者指针引用。

程序验证三种传递的形参和实参地址

#include <iostream>

using namespace std;

void func1(int n) {
	cout << "传值：形参地址： " << &n << endl;
}

void func2(int *n) {
	cout << "传指针：形参地址： " << &n << endl;
	cout << "传指针：实参地址（指针解引用）： " << &(*n) << endl;
}

void func3(int &n) {
	cout << "传引用：形参地址： " << &n << endl;
}

int main()
{
	int m = 20;
	cout << "实参地址： " << &m << endl;   cout << endl;
	func1(m);
	cout << "传值之后：实参地址： " << &m << endl;  cout << endl;
	func2(&m);
	cout << "传指针之后：实参地址： " << &m << endl; cout << endl;
	func3(m);
	cout << "传引用之后：实参地址： " << &m << endl; cout << endl;
	return(0);
}

可以看出：传递指针时，形参指针本身的地址和主调函数中的实参地址不同，实则不属于同一个存储空间。而传引用时，形参地址和实参地址一样，即引用本身的地址即是其引用对象的地址。

从编译角度看指针传递和引用传递的区别

编译器在程序编译时会生成一个符号表，记录变量名及变量所对应的地址。分别将指针和引用添加到符号表时，指针变量在符号表上对应的地址为指针变量本身的地址，而引用在符号表上对应的地址为引用对象的地址。因此两种形式的访问方式有区别。

符号表生成后就不会再改，因此引用只能一直作为一个变量的别名，指针的地址也不能修改，但是可以改变其指向的对象（指针变量中的值可以改）。

char* p="abcdefgh"; 
在编译期，会在符号表中创建这样一条记录：name:p  address:4624

总结指针和引用的相同点和不同点：

相同点：

●都是地址的概念——指针指向一块内存，它的值是所指变量的内存地址（指针本身有自己独立的地址）；而引用则是某块内存的别名（引用本身的地址就是引用内存的地址）。

不同点：

●指针是一个实体变量（独立变量，有自己的地址、内容和操作），而引用只是别名；

●引用只能在定义时被初始化一次，之后不可变；指针可变；引用“从一而终”，指针可以“见异思迁”；

●引用没有const，指针有const，const的指针不可变；（具体指没有int& const a这种形式，而const int& a是有的，前者指引用本身即别名不可以改变，这是当然的，所以不需要这种形式，后者指引用所指的值不可以改变）

●引用不能为空，指针可以为空；

● sizeof 引用”得到的是所指向的变量（对象）的大小，而 sizeof 指针”得到的是指针本身的大小；

●指针和引用的自增（++）运算意义不一样；

●引用是类型安全的，而指针不是（引用比指针多了类型检查）。

扩展：传指针引用，传指针的指针？？？

扩展：编译器的简单相关？？？

指针和数组的编译

1、编译器对数组名和指针变量的处理方式
编译器在编译时会产生一个符号表，记录了符号名和它的地址。对于指针变量，这显然很好理解。而数组名就不那么明显了，它仅仅是一个符号而已，何来地址？编译器是这样处理的，它记录了array[0]的地址；这和我们通常的理解也是一样的。

2、带下标形式的数组和指针寻址方式

(1) 数组情形：
            char a[9]="abcdefgh";
            ...
            c=a[i];

            在编译期，会在符号表中创建这样一条记录:
            name:a address:9980
            要获取a[i]的值分两个步骤:
            step 1:取得i的值并和9980相加
            step 2:在内存地址(9980+i)处取其内容

(2) 指针情形：
            char* p="abcdefgh";
            ...
            c=p[i];
            在编译期，会在符号表中创建这样一条记录:
            name:p address:4624
            要获取p[i]的值分三个步骤:
          step 1:在内存地址4624处取其内容，比如说“5081”
            step 2:取得i的值并和5081相加
            step 3:在内存地址(5081+i)取其内容