指针与引用的区别

首先,我写这篇博客的原因,也是自己总结目前秋招当中遇到的一些常见的面试问题,以及如何扩展更多的知识点。
由于本人非科班渣硕,如果有问题,请大佬们多多指正,共同进步!
指针和引用的区别?
首先说下,引用和指针的的定义,指针本身就是个变量,它里面存储的是他所指向的变量的地址,而引用只是一个变量的别名,上图加深理解。
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区别:

1.引用不可以为空,但指针可以为空。前面也说过了引用是对象的别名,引用为空——对象都不存在,怎么可能有别名!故定义一个引用的时候,必须初始化。因此如果你有一个变量是用于指向另一个对象,但是它可能为空,这时你应该使用指针;如果变量总是指向一个对象,你的设计不允许变量为空,这时你应该使用引用。

PS:指针在声明的时候可以为空,也正是因为这点,指针在初始化的时候要进行判空操作,而引用就不需要。

  1. 其次,引用不可以改变指向,对一个对象"至死不渝";但是指针可以改变指向,而指向其它对象。

PS:虽然引用不可以改变指向,但是可以改变初始化对象的内容。例如就++操作而言,对引用的操作直接反应到所指向的对象,无论是赋值操作还是++操作,都直接反映到引用所指向的对象,而不是改变指向;而对指针的操作,会使指针指向下一个对象,而不是改变所指对象的内容。

3.引用的大小是所指向的变量的大小,因为引用只是一个别名而已;指针是指针本身的大小,4个字节。

4.最后,引用比指针更安全。由于不存在空引用,并且引用一旦被初始化为指向一个对象,它就不能被改变为另一个对象的引用,因此引用很安全。对于指针来说,它可以随时指向别的对象,并且可以不被初始化,或为NULL,所以不安全。
PS:指针可用通过定义为const 指针,也可以达到不能改变指向的作用,虽然不能改变指向,但仍然存在空指针,并且有可能产生野指针(即多个指针指向一块内存,free掉一个指针之后,别的指针就成了野指针)

说到const,那就再说说const关键字对指针与引用的限定的区别。

  1. 常量指针VS常量引用

常量指针:指向常量的指针,在指针定义语句的类型前加const,表示指向的对象是常量。
定义指向常量的指针只限制指针的间接访问操作,而不能规定指针指向的值本身的操作规定性。
常量指针定义"const int* pointer=&a"告诉编译器,pointer是常量,不能将pointer作为左值进行操作。
常量引用:指向常量的引用,在引用定义语句的类型前加const,表示指向的对象是常量。也跟指针一样不能利用引用对指向的变量进行重新赋值操作。
2. 指针常量VS引用常量
在指针定义语句的指针名前加const,表示指针本身是常量。在定义指针常量时必须初始化!而这是引用天生具来的属性,不用再引用指针定义语句的引用名前加const。

指针常量定义”int* const pointer=&b”告诉编译器,pointer是常量,不能作为左值进行操作,但是允许修改间接访问值,即*pointer可以修改。

3.常量指针常量VS常量引用常量
常量指针常量:指向常量的指针常量,可以定义一个指向常量的指针常量,它必须在定义时初始化。常量指针常量定义”const int const pointer=&c”告诉编译器,pointer和pointer都是常量,他们都不能作为左值进行操作。

而就不存在所谓的”常量引用常量”,因为跟上面讲的一样引用变量就是引用常量。C++不区分变量的const引用和const变量的引用。程序决不能给引用本身重新赋值,使他指向另一个变量,因此引用总是const的。如果对引用应用关键字const,起作用就是使其目标称为const变量。即没有:Const double const& a=1;只有const double& a=1;

总结:有一个规则可以很好的区分const是修饰指针,还是修饰指针指向的数据——画一条垂直穿过指针声明的星号(),如果const出现在线的左边,指针指向的数据为常量;如果const出现在右边,指针本身为常量。而引用本身与天俱来就是常量,即不可以改变指向。*

再说一下,指针和引用分别作为参数传递又有什么不一样
指针传递参数本质上是值传递的方式,它所传递的是一个地址值。值传递过程中,被调函数的形式参数作为被调函数的局部变量处理,即在栈中开辟了内存空间以存放由主调函数放进来的实参的值,从而成为了实参的一个副本。值传递的特点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,不会影响主调函数的实参变量的值。
引用传递过程中,被调函数的形式参数也作为局部变量在栈中开辟了内存空间,但是这时存放的是由主调函数放进来的实参变量的地址。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,虽然它们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。

从概念上讲。指针从本质上讲就是存放变量地址的一个变量,在逻辑上是独立的,它可以被改变,包括其所指向的地址的改变和其指向的地址中所存放的数据的改变。

而引用是一个别名,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)。
PS:在函数参数传递的时候,什么时候使用指针,什么时候使用引用?

  • 需要返回函数内局部变量的内存的时候用指针。使用指针传参需要开辟内存,用完要记得释放指针,不然会内存泄漏。而返回局部变量的引用是没有意义的
  • 对栈空间大小比较敏感(比如递归)的时候使用引用。使用引用传递不需要创建临时变量,开销要更小
  • 类对象作为参数传递的时候使用引用,这是C++类对象传递的标准方式
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