引用与指针的区别

  指针和引用的区别

(1)引用总是指向一个对象,没有所谓的 null reference .所有当有可能指向一个对象也由可能不指向对象则必须使用 指针. 

由于C++ 要求 reference 总是指向一个对象所以 reference要求有初值. 

String & rs = string1; 

由于没有所谓的 null reference 所以所以在使用前不需要进行测试其是否有值.,而使用指针则需要测试其的有效性. 

(2)指针可以被重新赋值而reference则总是指向最初或地的对象. 

(3)必须使用reference的场合. Operator[] 操作符 由于该操作符很特别地必须返回 [能够被当做assignment 赋值对象] 的东西,所以需要给他返回一个 reference. 

(4)其实引用在函数的参数中使用很经常. 

void Get***(const int& a) //这样使用了引用有可以保证不修改被引用的值 



}

引用和指针

★ 相同点:
1. 都是地址的概念;
指针指向一块内存,它的内容是所指内存的地址;引用是某块内存的别名。

★ 区别:
1. 指针是一个实体,而引用仅是个别名;
2. 引用使用时无需解引用(*),指针需要解引用;
3. 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” ^_^
4. 引用没有 const,指针有 const,const 的指针不可变;
5. 引用不能为空,指针可以为空;
6. “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(所指向的变量或对象的地址)的大小;
typeid(T) == typeid(T&) 恒为真,sizeof(T) == sizeof(T&) 恒为真,
但是当引用作为成员时,其占用空间与指针相同(没找到标准的规定)。
7. 指针和引用的自增(++)运算意义不一样;


★ 联系
1. 引用在语言内部用指针实现(如何实现?)。
2. 对一般应用而言,把引用理解为指针,不会犯严重语义错误。引用是操作受限了的指针(仅容许取内容操作)。





指针在引用变量的时候需要加& 或*不够方便

而定义一个引用,就相当与给变量起了个别名,
在引用变量是只需要通过别名就可以直接引用对应变量


指针不确定有无初始化过其变量的值
引用不存在这个问题,要考虑同名的问题
基本上两者一样,看你用在什么方面了


其实这个问题,在《Effective C++》上有详细的说明:在一般情况下,引用和指针是一样的,但是根据条款23:在返回一个对象时,尽量不要用引用,而是用指针。


方便.


变量一样的用法, 指针一样的功能.


指针可以不用初始化,
引用是一个变量的别名,在定义时必须指定某个变量。
而且,引用作为类成员时,构造时必须在成员初始化表符中指定。


引用的形参与实参是同一地址,而指针则需要分配内存


指针可以不初始化,不过一般初始化为NULL
引用是一个变量的别名,必须定义时初始化
指针指向变量的地址,通过指针来改变内容
引用是变量别名,也可以修改变量


尽可能用引用,少用指针,
指针可以为空.引用不能为空
引用是一个对象的别名
而指针是直接指象变量的内存地址的
指针不安全
所以
一般能用引用解决的 又能用指针解决的
最好选择引用


指针和引用的主要区别:
     引用是对象的别名,它总是有效,而指针可能无效。
     指针需占用空间,引用不占。


引用是C++中的概念,初学者容易把引用和指针混淆一起。一下程序中,n 是m 的一
个引用(reference),m 是被引用物(referent)。
int m;
int &n = m;
n 相当于m 的别名(绰号),对n 的任何操作就是对m 的操作。例如有人名叫王小毛,
他的绰号是“三毛”。说“三毛”怎么怎么的,其实就是对王小毛说三道四。所以n 既不
是m 的拷贝,也不是指向m 的指针,其实n 就是m 它自己。
引用的一些规则如下:
(1)引用被创建的同时必须被初始化(指针则可以在任何时候被初始化)。
(2)不能有NULL 引用,引用必须与合法的存储单元关联(指针则可以是NULL)。
(3)一旦引用被初始化,就不能改变引用的关系(指针则可以随时改变所指的对象)。

以下示例程序中,k 被初始化为i 的引用。语句k = j 并不能将k 修改成为j 的引
用,只是把k 的值改变成为6。由于k 是i 的引用,所以i 的值也变成了6。
int i = 5;
int j = 6;
int &k = i;
k = j; // k 和i 的值都变成了6;
上面的程序看起来象在玩文字游戏,没有体现出引用的价值。引用的主要功能是传
递函数的参数和返回值。C++语言中,函数的参数和返回值的传递方式有三种:值传递、
指针传递和引用传递。
以下是“值传递”的示例程序。由于Func1 函数体内的x 是外部变量n 的一份拷贝,
改变x 的值不会影响n, 所以n 的值仍然是0。

void Func1(int x)
{
x = x + 10;
}
int n = 0;
Func1(n);
cout << “n = ” << n << endl;// n = 0
以下是“指针传递”的示例程序。由于Func2 函数体内的x 是指向外部变量n 的指
针,改变该指针的内容将导致n 的值改变,所以n 的值成为10
void Func2(int *x)
{
(* x) = (* x) + 10;
}

int n = 0;
Func2(&n);
cout << “n = ” << n << endl; // n = 10
以下是“引用传递”的示例程序。由于Func3 函数体内的x 是外部变量n 的引用,x
和n 是同一个东西,改变x 等于改变n,所以n 的值成为10。

void Func3(int &x)
{
x = x + 10;
}

int n = 0;
Func3(n);
cout << “n = ” << n << endl; // n = 10
对比上述三个示例程序,会发现“引用传递”的性质象“指针传递”,而书写方式象
“值传递”。实际上“引用”可以做的任何事情“指针”也都能够做,为什么还要“引用”
这东西?
答案是“用适当的工具做恰如其分的工作”。
指针能够毫无约束地操作内存中的如何东西,尽管指针功能强大,但是非常危险。
就象一把刀,它可以用来砍树、裁纸、修指甲、理发等等,谁敢这样用?
如果的确只需要借用一下某个对象的“别名”,那么就用“引用”,而不要用“指针”,
以免发生意外。比如说,某人需要一份证明,本来在文件上盖上公章的印子就行了,如
果把取公章的钥匙交给他,那么他就获得了不该有的权利。
----------
摘自『高质量c++编程』


上面解释的这段还挺有意思 ^_^


引用有变量一样的使用方法,但有指针一样的意义。
可以有空指针,但是不可以有空引用,引用必须根一个变量绑定在一起。
指针可以更改其指向的对象(是指指向不同的对象,而不是改变其值),而引用只能与一个对象绑定在一起,一旦给引用初始化后,它就是这个对象的引用,而不能是别的对象的引用。

虽然引用看起来有跟变量一样的使用方法,但这也正是它最大的缺点。在传递参数时可能你以为它只是一个变量,以为它的值不会改变,但是非常量引用是可以改变对象的值的。所以,一般情况下参数只传递常量引用或者是指针或者是变量。应该质疑任何非常量引用的函数参数。


转自:http://blog.youkuaiyun.com/dujiangyan101/article/details/2844138

<think> 我们被要求解释引用指针区别、特点和应用场景。根据提供的多个引用,我们可以整理出以下内容: ### 引用指针区别 1. **初始化要求**: - **引用**:必须在创建时初始化,且必须绑定到一个有效的对象(能为NULL)[^1][^2][^3][^4]。 - **指针**:定义时可以初始化,可以在后续任意时刻赋值(包括NULL和指向同的对象)[^1][^2][^3][^4]。 2. **可修改性**: - **引用**:一旦初始化后,就能再改变其绑定(即能重新绑定到另一个对象)[^1][^2][^3][^4]。 - **指针**:可以随时改变指向,指向同的对象或NULL[^1][^2][^3][^4]。 3. **空值(NULL)**: - **引用**:存在空引用,必须总是指向某个对象[^1][^2][^3][^4]。 - **指针**:可以为空(NULL/nullptr),即指向任何对象[^1][^2][^3][^4]。 4. **测试需求**: - **引用**:因为可能为空,所以使用前需要测试其合法性[^1][^2][^4]。 - **指针**:使用前通常需要检查是否为空,以避免运行时错误[^1][^2][^4]。 5. **内存占用**: - **引用**:引用本身占用额外存储空间(它是所引用对象的别名),因此引用的大小就是所引用对象的大小[^2][^3]。但注意,在底层实现上,引用通常通过指针实现,所以可能会有指针大小的开销,但标准没有规定。 - **指针**:指针是一个实体,占用独立的内存空间。其大小取决于系统架构(32位系统为4字节,64位系统为8字节)[^2][^3]。 6. **安全性**: - **引用**:由于必须初始化且能为空,也能重新绑定,因此更安全[^2][^4]。 - **指针**:灵活但容易出错,如空指针、野指针等[^2][^4]。 7. **本质**: - **引用**:别名,逻辑上依附于原变量,是独立的实体[^3]。 - **指针**:是一个实体,存储的是内存地址[^2][^3]。 8. **操作**: - 对引用的操作直接作用于原对象。 - 对指针操作(如解引用)需要显式使用`*`操作符。 ### 特点 - **引用**: - 必须初始化,且绑定后可更改。 - 无空引用,使用安全。 - 效率高(无需空值检查)。 - 语法上更简洁(使用时无需解引用)。 - **指针**: - 灵活,可重新赋值,可为空。 - 支持算术运算(如指针加减)。 - 可指向动态分配的内存。 - 可指向数组或函数。 ### 应用场景 - **使用引用**: 1. 函数参数传递(尤其大对象,避免复制,且需要重新绑定)[^4]。 2. 函数返回值(如返回类成员,但注意避免返回局部变量的引用)。 3. 操作符重载(如`operator[]`必须返回引用,因为需要作为左值)[^4]。 4. 需要别名且绑定关系变的场景。 - **使用指针**: 1. 需要指向动态分配的内存(如`new`分配的内存)。 2. 需要重新指向同对象(如遍历数组)。 3. 需要空值表示(如链表中的空指针)。 4. 需要指针算术运算(如数组遍历)。 5. 需要传递函数指针或回调函数。 ### 总结表格 | 特性 | 引用 | 指针 | |----------------|--------------------------|--------------------------| | 初始化要求 | 必须初始化 | 可以暂初始化 | | 可修改性 | 一旦绑定可更改 | 可随时改变指向 | | 空值 | 允许 | 允许(NULL/nullptr) | | 测试需求 | 无需测试(总是有效) | 需测试是否为空 | | 内存占用 | 通常额外占用(别名) | 固定大小(4或8字节) | | 安全性 | 高 | 较低(易出现空指针等) | | 本质 | 别名 | 存储地址的实体 | | 操作复杂度 | 直接使用(无需解引用) | 需解引用(`*`或`->`) | | 适用场景 | 函数参数、返回值、操作符重载 | 动态内存、数据结构、重新指向 | ### 示例代码 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { int x = 10; // 引用示例 int &ref = x; // 必须初始化,且绑定到x cout << "ref = " << ref << endl; // 直接使用,无需解引用 // 指针示例 int *ptr = nullptr; // 可以初始化为空 ptr = &x; // 指向x if (ptr != nullptr) { // 需要检查空指针 cout << "*ptr = " << *ptr << endl; // 需要解引用 } return 0; } ``` ### 应用场景示例 1. **函数参数传递(引用)**: ```cpp void swap(int &a, int &b) { int temp = a; a = b; b = temp; } // 调用:swap(x, y); 直接修改实参 ``` 2. **动态内存分配(指针)**: ```cpp int *arr = new int[10]; // 动态分配数组 // ... 使用arr指针 delete[] arr; // 释放内存 ``` 3. **操作符重载(引用)**: ```cpp class Array { public: int& operator[](int index) { // 返回引用,可作左值 return data[index]; } private: int data[100]; }; ``` 4. **链表节点(指针)**: ```cpp struct Node { int data; Node *next; // 必须用指针,因为需要指向其他节点或NULL }; ``` ### 注意事项 - 引用在底层通常通过指针实现,但语言层面隐藏了这一细节。 - 在C++中,引用更安全、简洁,但指针更灵活、功能更强。 - 在函数参数传递中,若需要修改原对象,应使用`const`引用(如`const string& str`),避免复制并保护数据。 §§相关问题§§ 1. 在C++中,引用作为函数返回值时需要注意什么? 2. 指针引用在函数重载中如何区别? 3. 在什么情况下必须使用指针能使用引用? 4. 如何理解“引用是对象的别名”这句话? </think>### 引用指针区别、特点及应用场景 #### 一、本质区别 | 特性 | 引用 | 指针 | |--------------|--------------------------------|--------------------------------| | **本质** | 对象的别名(依附性)[^3] | 存储地址的独立实体[^2] | | **内存占用** | 额外占用空间(依附原对象)[^2] | 固定大小(32位4B/64位8B)[^3] | | **实现方式** | 编译器实现的语法糖 | 直接操作内存地址 | 数学表示: - 引用关系:设对象 $O$,其引用 $R$ 满足 $\forall \text{操作 } f, f(R) \equiv f(O)$ - 指针关系:$P$ 指向 $O$ 满足 $P = \text{addr}(O)$ #### 二、核心差异对比 1. **初始化要求** - 引用:**必须初始化**,且绑定后可更改[^1][^2] ```cpp int a = 10; int &ref = a; // ✔ 正确 int &ref_err; // ✖ 编译错误 ``` - 指针:可延迟初始化,允许 NULL[^4] ```cpp int *ptr = nullptr; // ✔ 合法 ptr = new int(20); // ✔ 重新赋值 ``` 2. **可修改性** - 引用:终身绑定初始对象(类似 `const` 指针)[^3] $$ \text{ref} \xrightarrow{\text{bind}} O_1 \quad \text{(永久关系)} $$ - 指针:可自由重定向 $$ P \xrightarrow{\text{point}} O_1 \quad \xrightarrow{\text{reassign}} O_2 $$ 3. **空值安全性** - 引用:**禁止空引用**,使用无需空值检查[^2][^4] ```cpp void print(int &val) { cout << val; // 无需判空 } ``` - 指针:需显式处理 NULL 情况 ```cpp void print(int *ptr) { if(ptr) cout << *ptr; // 必须判空 } ``` 4. **操作语义** - 引用:直接操作对象(自动解引用) ```cpp ref = 30; // 等价于 a = 30 ``` - 指针:需显式解引用 ```cpp *ptr = 30; // 必须使用 * ``` #### 三、性能安全 | 维度 | 引用 | 指针 | |------------|------------------------------|--------------------------| | **安全性** | 高(无空引用、无野引用)[^2] | 低(可能指针/野指针) | | **效率** | 高(无解引用开销)[^1] | 需解引用操作 | | **灵活性** | 低(固定绑定) | 高(任意重定向) | 性能对比(伪代码级): - 引用操作:$\text{mov } [\text{addr}_a], \text{ value}$ - 指针操作:$\text{mov } \text{tmp}, [\text{addr}_p] \quad \text{mov } [\text{tmp}], \text{ value}$ #### 四、典型应用场景 1. **必须使用引用的场景** - 函数参数传递(避免拷贝大对象)[^4] ```cpp void processBigData(const BigData &data); // 高效传递 ``` - 操作符重载(需返回左值)[^4] ```cpp vector<T>::operator[](size_t idx) { return elements[idx]; // 必须返回引用 } ``` - 范围 for 循环 ```cpp for(auto &item : container) // 修改原元素 item.modify(); ``` 2. **必须使用指针的场景** - 动态内存管理 ```cpp TreeNode *root = new TreeNode(); // 堆分配 ``` - 多态操作(基类指针) ```cpp Shape *shape = new Circle(); shape->draw(); // 运行时多态 ``` - 可选参数传递 ```cpp void config(Options *opts = nullptr); // 可选配置 ``` 3. **可互换但推荐引用的场景** - 函数返回值(返回非临时对象) ```cpp string &getName() { return m_name; } // 高效返回成员 ``` - 链式调用 ```cpp Logger &log().setLevel(DEBUG); // 返回自引用 ``` #### 五、设计选择原则 1. **优先引用**:当满足 - 需要语法简洁性 - 对象生命周期可控 - 无需重绑定 - 避免空值风险 2. **必须指针**:当存在 - 动态内存管理需求 - 多态需求 - 可选参数(可能为空) - 需要指针算术运算 > 📌 **经验法则**: > - 函数参数传递:90% 场景用 `const T&` > - 资源管理:100% 用指针(配合智能指针) > - 返回值:返回新对象用值,返回现有对象用引用
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