C++的指針和引用

指針就是指向變量的地址，而引用是變量的別名，通過指針或引用都可以修改變量的值，但兩者的使用上會有一些差異，比如：

1. 引用在定義的時候必須初始化，且只能指向一個變量，後續不能指向其它變量。而指針在定義的時候可以不初始化，且後續可以修改指向爲其它地址；
2. 引用的大小是所指向變量的大小，而指針的大小則是固定的，32位系統爲4字節，64位系統位8字節；
3. 引用比指針更安全，因爲引用在定義的時候必須初始化，所以不可能爲空，而指針可能爲空，所以指針使用前必須判空；
4. 引用可以直接使用，而指針需要用*；

還是通過代碼來理解，定義了幾個函數：

void print(int *pn)
{
    cout<<"print(int *pn): pn\t"<<pn<<endl;
    cout<<"print(int *pn): &pn\t"<<&pn<<endl;
    cout<<"print(int *pn): *pn\t"<<*pn<<endl;
    *pn = 12;
}

void print(int &pn)
{
    cout<<"print(int &pn): pn\t"<<pn<<endl;
    cout<<"print(int &pn): &pn\t"<<&pn<<endl;
    pn = 13;
}

void print2(int *&pn)
{
    cout<<"print2(int *&pn): *pn\t"<<*pn<<endl;
    cout<<"print2(int *&pn): &pn\t"<<&pn<<endl;
    cout<<"print2(int *&pn): pn\t"<<pn<<endl;
    *pn = 14;
}

	int n = 10;
    int *pn = &n;
    cout<<"例子1: 傳指針 ---------->"<<endl;
    print(pn);

    cout<<__func__<<"\tpn\t"<<pn<<endl;
    cout<<__func__<<"\t&pn\t"<<&pn<<endl;
    cout<<__func__<<"\t*pn\t"<<*pn<<endl;

    cout<<"例子2: 傳引用 ---------->"<<endl;
    print(*pn);

    cout<<__func__<<"\tpn\t"<<pn<<endl;
    cout<<__func__<<"\t&pn\t"<<&pn<<endl;
    cout<<__func__<<"\t*pn\t"<<*pn<<endl;

    cout<<"例子3: 傳指針引用 ---------->"<<endl;
    print2(pn);

    cout<<__func__<<"\tpn\t"<<pn<<endl;
    cout<<__func__<<"\t&pn\t"<<&pn<<endl;
    cout<<__func__<<"\t*pn\t"<<*pn<<endl;

輸出結果：

例子1: 傳指針 ---------->
print(int *pn): pn	0x7ffeed4af9b4
print(int *pn): &pn	0x7ffeed4af828
print(int *pn): *pn	10
main	pn	0x7ffeed4af9b4
main	&pn	0x7ffeed4af9a8
main	*pn	12
例子2: 傳引用 ---------->
print(int &pn): pn	12
print(int &pn): &pn	0x7ffeed4af9b4
main	pn	0x7ffeed4af9b4
main	&pn	0x7ffeed4af9a8
main	*pn	13
例子3: 傳指針引用 ---------->
print2(int *&pn): *pn	13
print2(int *&pn): &pn	0x7ffeed4af9a8
print2(int *&pn): pn	0x7ffeed4af9b4
main	pn	0x7ffeed4af9b4
main	&pn	0x7ffeed4af9a8
main	*pn	14

在例子1中，print(int *pn)函數和main函數輸出的&pn是不一樣的，一個是0x7ffee9fa9838，一個是0x7ffee9fa99a8，因爲print(int *pn)函數是傳值，沒錯，傳值，只是這個值是“指針”，它會生成一個指針的副本，因此print(int *pn)函數和main函數輸出的&pn會不一樣。

注意⚠️，還有一個容易忽視的錯誤，看代碼：

void testPtr(int *pi)
{
    pi = new int;
    cout<<__func__<<"\t"<<pi<<endl;
}

int main() {
	int *pi = new int(100);
	cout<<"pi -> "<<pi<<endl;
	testPtr(pi);
	cout<<"pi -> "<<pi<<endl;
}

運行結果：

pi -> 0x7fa03b402ae0
testPtr	0x7fa03b402af0
pi -> 0x7fa03b402ae0

可能有人會認爲在testPtr能夠修改pi的值，但正如上面所說的，指針是傳值，作爲testPtr的參數時，是生成了一個指針的副本，因此在testPtr函數內，修改的是指針副本的值，而不是main函數中定義的pi的值。

還有一個關於引用的例子，看代碼：

int &max(int &a, int &b)
{
    return a > b ? a : b;
}

    int n1 = 11, n2 = 12;
    cout<<++max(n1,n2)<<"\t"<<n1<<"\t"<<n2<<endl;

程序輸出：

13	11	13

max函數返回的是n2的引用，因此++max(n1,n2)會修改n2的值⚠️。

參考
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