C++小知識之指針和引用的區別

溫故而知新,指針和引用的概念,大學時都已熟知,實際用的時候往往又有些疑惑,故深入探究一下。

從概念上講。指針從本質上講就是存放變量地址的一個變量,在邏輯上是獨立的,它可以被改變,包括其所指向的地址的改變和其指向的地址中所存放的數據的改變。

而引用是一個別名,它在邏輯上不是獨立的,它的存在具有依附性,所以引用必須在一開始就被初始化,而且其引用的對象在其整個生命週期中是不能被改變的(自始至終只能依附於同一個變量)。

C++中,指針和引用經常用於函數的參數傳遞,然而,指針傳遞參數和引用傳遞參數是有本質上的不同的:

指針傳遞參數本質上是值傳遞的方式,它所傳遞的是一個地址值。值傳遞過程中,被調函數的形式參數作爲被調函數的局部變量處理,即在棧中開闢了內存空間以存放由主調函數放進來的實參的值,從而成爲了實參的一個副本。值傳遞的特點是被調函數對形式參數的任何操作都是作爲局部變量進行,不會影響主調函數的實參變量的值。

而在引用傳遞過程中,被調函數的形式參數雖然也作爲局部變量在棧中開闢了內存空間,但是這時存放的是由主調函數放進來的實參變量的地址。被調函數對形參的任何操作都被處理成間接尋址,即通過棧中存放的地址訪問主調函數中的實參變量。正因爲如此,被調函數對形參做的任何操作都影響了主調函數中的實參變量。

引用傳遞和指針傳遞是不同的,雖然它們都是在被調函數棧空間上的一個局部變量,但是任何對於引用參數的處理都會通過一個間接尋址的方式操作到主調函數中的相關變量。而對於指針傳遞的參數,如果改變被調函數中的指針地址,它將影響不到主調函數的相關變量。如果想通過指針參數傳遞來改變主調函數中的相關變量,那就得使用指向指針的指針,或者指針引用。

爲了進一步加深大家對指針和引用的區別,下面我從編譯的角度來闡述它們之間的區別:

程序在編譯時分別將指針和引用添加到符號表上,符號表上記錄的是變量名及變量所對應地址。指針變量在符號表上對應的地址值爲指針變量的地址值,而引用在符號表上對應的地址值爲引用對象的地址值。符號表生成後就不會再改,因此指針可以改變其指向的對象(指針變量中的值可以改),而引用對象則不能修改。

最後,總結一下指針和引用的相同點和不同點:

★相同點:

●都是地址的概念;

指針指向一塊內存,它的內容是所指內存的地址;而引用則是某塊內存的別名。

★不同點:

●指針是一個實體,而引用僅是個別名;

●引用只能在定義時被初始化一次,之後不可變;指針可變;引用“從一而終”,指針可以“見異思遷”;

●引用沒有const,指針有constconst的指針不可變;

●引用不能爲空,指針可以爲空;

●“sizeof 引用”得到的是所指向的變量(對象)的大小,而“sizeof 指針”得到的是指針本身的大小;

●指針和引用的自增(++)運算意義不一樣;

●引用是類型安全的,而指針不是 (引用比指針多了類型檢查



引用的主要功能是傳遞函數的參數和返回值。C++語言中,函數的參數和返回值的傳遞方式有三種:值傳遞、 

指針傳遞和引用傳遞。

 
1)以下是“值傳遞”的示例程序。


由於Func1 函數體內的x 是外部變量n 的一份拷貝, 
改變x 的值不會影響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 


2)以下是“指針傳遞”的示例程序。


由於Func2 函數體內的x 是指向外部變量n 的指針,改變該指針的內容將導致n 的值改變,所以n 的值成爲10。 

void Func2(int *x) 

(* x) = (* x) + 10; 

int n = 0; 
Func2(&n); 
cout << “n = ” << n << endl; // n = 10 

3)以下是“引用傳遞”的示例程序。


由於Func3 函數體內的x 是外部變量n 的引用,x 和n 是同一個東西,改變x 等於改變n,所以n 的值成爲10。 
void Func3(int &x) 

x = x + 10; 


int n = 0; 
Func3(n); 
cout << “n = ” << n << endl; // n = 10 
對比上述三個示例程序,會發現“引用傳遞”的性質象“指針傳遞”,而書寫方式象 
“值傳遞”。實際上“引用”可以做的任何事情“指針”也都能夠做,爲什麼還要“引用” 
這東西? 
答案是“用適當的工具做恰如其分的工作”。 
指針能夠毫無約束地操作內存中的如何東西,儘管指針功能強大,但是非常危險。 
就象一把刀,它可以用來砍樹、裁紙、修指甲、理髮等等,誰敢這樣用? 
如果的確只需要借用一下某個對象的“別名”,那麼就用“引用”,而不要用“指針”, 
以免發生意外。比如說,某人需要一份證明,本來在文件上蓋上公章的印子就行了,如 
果把取公章的鑰匙交給他,那麼他就獲得了不該有的權利。

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