c++引用与指针的区别

c++引用与指针的区别

 ★ 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。

 

指针的权威定义:

In a declaration T D where D has the form * cv-qualifier-seqopt D1 And the type of the identifier in the declaration T D1 is “derived-declarator-type-list T”, then the type of the identifier of D is “derived-declarator-type-list cv-qualifier-seq pointer to T”. The cv-qualifiers apply to the pointer and not to the object pointer to. 
——摘自《ANSI C++ Standard》 
注:可能有些读者并不明白cv-qualifier-seq 
CV-qualifiers(CV限定符) 
CV-qualifiers有三种:const-qualifier(const限定符)、Volatile-qualifier(volatile限定符)、以及const-volatile-qualifier(const-volatile限定符)。 
const类对象的非静态、非mutable、以及非引用数据成员是const-qualified; 
volatile类对象的非静态、非引用数据成员是volatile-qualified; 
const-volatile类对象的非静态、非引用数据成员是const-volatile-qualified。 
当CV-qualifiers用于限定数组类型时,实际上是数组成员被该CV-qualifiers限定,而非该数组类型。 
复合类型并不因其成员被CV-qualifier限定而被该CV-qualifier限定,也就是说,即使复合类型的成员有CV-qualifier限定,该复合类型也不是CV-qualified对象。

引用的权威定义:

In a declaration T D where D has the form& D1 And the type of the identifier in the declaration T D1 is “derived-declarator-type-list T”, then the type of the identifier of D is “derived-declarator-type-list cv-qualifier-seq reference to T”. Cv-qualified references are ill-formed except when the cv-qualifiers are introduced through the use of a typedef or a template type argument, in which case the cv-qualifiers are ignored. 
——摘自《ANSI C++ Standard》

上面这些定义初看有些难懂,如果是这样的话,那说明你对C++还不够熟悉,你还有很长的路要走。下面用通俗易懂的话来概述一下:

指针-对于一个类型T,T*就是指向T的指针类型,也即一个T*类型的变量能够保存一个T对象的地址,而类型T是可以加一些限定词的,如const、volatile等等。见下图,所示指针的含义:

引用-引用是一个对象的别名,主要用于函数参数和返回值类型符号X&表示X类型的引用。见下图,所示引用的含义:

     ★ 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;

 引用比指针使用起来形式上更漂亮,使用引用指向的内容时可以直接用引用变量名,而不像指针一样要使用*定义引用的时候也不用像指针一样使用&取址。 

    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)。

再次,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。见下图所示:



- 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。const 指针虽然不能改变指向,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)。

总而言之,言而总之——它们的这些差别都可以归结为”指针指向一块内存,它的内容是所指内存的地址;而引用则是某块内存的别名,引用不改变指向。” 

    7. 指针和引用的自增(++)运算意义不一样;

而声明指针是可以不指向任何对象,也正是因为这个原因,使用指针之前必须做判空操作,而引用就不必。 
- 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。说明: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,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。见下面的代码:

#include<iostream>

using namespace std;

int main(int argc,char** argv)

{

    int i=10;

    int& ref=i;

    ref++;

    cout<<"i="<<i<<endl;

    cout<<"ref="<<ref<<endl;

    int j=20;

    ref=j;

    ref++;

    cout<<"i="<<i<<endl;

    cout<<"ref="<<ref<<endl;

    cout<<"j="<<j<<endl;

    return 0;

}


 
对ref的++操作是直接反应到所指变量之上,对引用变量ref重新赋值”ref=j”,并不会改变ref的指向,它仍然指向的是i,而不是j。理所当然,这时对ref进行++操作不会影响到j。而这些换做是指针的话,情况大不相同,请自行实验。输出结果如下:

 

 

 

 

    ★ 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)。

    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」

    指针与引用,在MoreEffective C++ 的条款一有详细讲述,我给你转过来

    条款一:指针与引用的区别

    指针与引用看上去完全不同(指针用操作符‘*’和‘->’,引用使用操作符‘。’),但是它们似乎有相同的功能。指针与引用都是让你间接引用其他对象。你如何决定在什么时候使用指针,在什么时候使用引用呢?

    首先,要认识到在任何情况下都不能用指向空值的引用。一个引用必须总是指向某些对象。因此如果你使用一个变量并让它指向一个对象,但是该变量在某些时候也可能不指向任何对象,这时你应该把变量声明为指针,因为这样你可以赋空值给该变量。相反,如果变量肯定指向一个对象,例如你的设计不允许变量为空,这时你就可以把变量声明为引用。

    “但是,请等一下”,你怀疑地问,“这样的代码会产生什么样的后果?”

    char *pc = 0;// 设置指针为空值

    char& rc = *pc;// 让引用指向空值

    这是非常有害的,毫无疑问。结果将是不确定的(编译器能产生一些输出,导致任何事情都有可能发生),应该躲开写出这样代码的人除非他们同意改正错误。如果你担心这样的代码会出现在你的软件里,那么你最好完全避免使用引用,要不然就去让更优秀的程序员去做。我们以后将忽略一个引用指向空值的可能性。

    因为引用肯定会指向一个对象,在C里,引用应被初始化。

    string& rs;// 错误,引用必须被初始化

    string s("xyzzy");

    string& rs = s;// 正确,rs指向s

    指针没有这样的限制。

    string *ps;// 未初始化的指针

    // 合法但危险

    不存在指向空值的引用这个事实意味着使用引用的代码效率比使用指针的要高。因为在使用引用之前不需要测试它的合法性。

 void printDouble(const double& rd)
{
     cout << rd; // 不需要测试rd,它
} // 肯定指向一个double值
相反,指针则应该总是被测试,防止其为空:
void printDouble(const double *pd)
{
     if (pd)

     { // 检查是否为NULL
           cout << *pd;
     }
}

    指针与引用的另一个重要的不同是指针可以被重新赋值以指向另一个不同的对象。但是引用则总是指向在初始化时被指定的对象,以后不能改变。

 string s1("Nancy");
string s2("Clancy");
string& rs = s1; // rs 引用 s1
string *ps = &s1; // ps 指向 s1
rs = s2; // rs 仍旧引用s1,
// 但是 s1的值现在是
// "Clancy"
ps = &s2; // ps 现在指向 s2;
// s1 没有改变

    总的来说,在以下情况下你应该使用指针,一是你考虑到存在不指向任何对象的可能(在这种情况下,你能够设置指针为空),二是你需要能够在不同的时刻指向不同的对象(在这种情况下,你能改变指针的指向)。如果总是指向一个对象并且一旦指向一个对象后就不会改变指向,那么你应该使用引用。

    还有一种情况,就是当你重载某个操作符时,你应该使用引用。最普通的例子是操作符[].这个操作符典型的用法是返回一个目标对象,其能被赋值。

 vector<int> v(10); // 建立整形向量(vector),大小为10;
// 向量是一个在标准C库中的一个模板(见条款35)
v[5] = 10; // 这个被赋值的目标对象就是操作符[]返回的值
如果操作符[]返回一个指针,那么后一个语句就得这样写:
*v[5] = 10;

    但是这样会使得v看上去象是一个向量指针。因此你会选择让操作符返回一个引用。(这有一个有趣的例外,参见条款30)

    当你知道你必须指向一个对象并且不想改变其指向时,或者在重载操作符并为防止不必要的语义误解时,你不应该使用指针。而在除此之外的其他情况下,则应使用指针假设你有

void func(int* p, int&r);
int a = 1;
int b = 1;
func(&a,b);

    指针本身的值(地址值)是以passby value进行的,你能改变地址值,但这并不会改变指针所指向的变量的值,

    p = someotherpointer;//a is still 1

    但能用指针来改变指针所指向的变量的值,

    *p = 123131; // a now is 123131

    但引用本身是以pass byreference进行的,改变其值即改变引用所对应的变量的值

    r = 1231;// b now is 1231

    尽可能使用引用,不得已时使用指针。

    当你不需要“重新指向”时,引用一般优先于指针被选用。这通常意味着引用用于类的公有接口时更有用。引用出现的典型场合是对象的表面,而指针用于对象内部。

    上述的例外情况是函数的参数或返回值需要一个“临界”的引用时。这时通常最好返回/获取一个指针,并使用 NULL 指针来完成这个特殊的使命。(引用应该总是对象的别名,而不是被解除引用的NULL 指针)。

    注意:由于在调用者的代码处,无法提供清晰的的引用语义,所以传统的 C 程序员有时并不喜欢引用。然而,当有了一些 C++ 经验后,你会很快认识到这是信息隐藏的一种形式,它是有益的而不是有害的。就如同,程序员应该针对要解决的问题写代码,而不是机器本身。
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作者:THISISPAN 
来源:CSDN 
原文:https://blog.csdn.net/THISISPAN/article/details/7456169 
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什么时候使用引用、什么时候使用指针

使用引用参数的主要原因有两个:

程序员能修改调用函数中的数据对象
通过传递引用而不是整个数据–对象,可以提高程序的运行速度 
一般的原则: 


对于使用引用的值而不做修改的函数:

 

  • 如果数据对象很小,如内置数据类型或者小型结构,则按照值传递
  • 如果数据对象是数组,则使用指针(唯一的选择),并且指针声明为指向const的指针
  • 如果数据对象是较大的结构,则使用const指针或者引用,已提高程序的效率。这样可以节省结构所需的时间和空间
  • 如果数据对象是类对象,则使用const引用(传递类对象参数的标准方式是按照引用传递) 


对于修改函数中数据的函数:

 

  • 如果数据是内置数据类型,则使用指针
  • 如果数据对象是数组,则只能使用指针
  • 如果数据对象是结构,则使用引用或者指针
  • 如果数据是类对象,则使用引用

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作者:HawardScut 
来源:CSDN 
原文:https://blog.csdn.net/hao5335156/article/details/53893714 
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posted @ 2019-01-31 20:09 lightmare 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏