C++中指针与引用的区别与底层实现-优快云博客

这是一个老生常谈的问题了，废话不多说，开始！
那么指针与引用有什么区别呢？

答：几乎没有区别

相信学过c++的人几乎都可以回答：

 1. 指针是所指内存的地址
 2. 引用是别名
 3. 引用必须初始化，并且初始化后不能重新引用其它变量

但是引用是别名这是 C++ 语法规定的语义。那么到底引用在汇编层面和指针有什么区别呢？

答：无区别

下面我们从汇编层面解析代码，指针版与引用版本的交换函数：

// 指针版
void swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
// 引用版
void swap(int &a, int &b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

引用版汇编：

__Z4swapRiS_:                           ## @_Z4swapRiS_
        .cfi_startproc
## %bb.0:
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        .cfi_offset %rbp, -16
        movq    %rsp, %rbp          
        .cfi_def_cfa_register %rbp
        movq    %rdi, -8(%rbp)     # 传入的第一个参数存放到%rbp-8  （应该是采用的寄存器传参，而不是常见的压栈）
        movq    %rsi, -16(%rbp)    # 第二个参数 存放到 %rbp-16
        movq    -8(%rbp), %rsi     # 第一个参数赋给 rsi
        movl    (%rsi), %eax       # 以第一个参数为地址取出值赋给eax，取出*a暂存寄存器
        movl    %eax, -20(%rbp)    # temp = a
        movq    -16(%rbp), %rsi    # 将第二个参数重复上面的
        movl    (%rsi), %eax
        movq    -8(%rbp), %rsi    
        movl    %eax, (%rsi)       # a = b
        movl    -20(%rbp), %eax    # eax = temp
        movq    -16(%rbp), %rsi
        movl    %eax, (%rsi)       # b = temp
        popq    %rbp
        retq
        .cfi_endproc
                                        ## -- End function

指针版汇编：

__Z4swapPiS_:                           ## @_Z4swapPiS_
        .cfi_startproc
## %bb.0:
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        .cfi_offset %rbp, -16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_def_cfa_register %rbp
        movq    %rdi, -8(%rbp)
        movq    %rsi, -16(%rbp)
        movq    -8(%rbp), %rsi
        movl    (%rsi), %eax
        movl    %eax, -20(%rbp)
        movq    -16(%rbp), %rsi
        movl    (%rsi), %eax
        movq    -8(%rbp), %rsi
        movl    %eax, (%rsi)
        movl    -20(%rbp), %eax
        movq    -16(%rbp), %rsi
        movl    %eax, (%rsi)
        popq    %rbp
        retq
        .cfi_endproc
                                        ## -- End function

看到了吧，几乎没有区别，可以说引用只是一层语法糖。
总结：

1、引用只是c++语法糖，可以看作编译器自动完成取地址、解引用的常量指针
2、用区别于指针的特性都是编译器约束完成的，一旦编译成汇编就和指针一样
3、由于引用只是指针包装了下，所以也存在风险，比如如下代码:

int *a = new int;
int &b = *a;
delete a;
b = 12;    // 对已经释放的内存解引用

4、引用由编译器保证初始化，使用起来较为方便(如不用检查空指针等)
5、尽量用引用代替指针
6、引用没有顶层 const (引用本身不可变) 即int & const，因为引用本身就不可变，所以在加顶层 const 也没有意义；但是可以有底层 const ()即 const int&，这表示引用所引用的对象本身是常量
7、指针既有顶层const(int * const–指针本身不可变)，也有底层const(const int *–指针所指向的对象不可变)
8、有指针引用–是引用，绑定到指针，但是没有引用指针–这很显然，因为很多时候指针存在的意义就是间接改变对象的值。但是引用本身的值我们上面说过了是所引用对象的地址，但是引用不能更改所引用的对象，也就当然不能有引用指针了。
9、指针和引用的自增(++）和自减含义不同，指针是指针运算, 而引用是代表所指向的对象对象执行++或–

C++：指针与引用的区别