C++之指针与引用的比较

参考文献：

C++ 指针教程

C++ 引用教程

文章目录

C++中的指针与引用
[1. 指针的基本概念](#1. 指针的基本概念)
- 指针的声明和使用
[2. 引用的基本概念](#2. 引用的基本概念)
- 引用的声明和使用
[3. 指针与引用的区别](#3. 指针与引用的区别)
[4. 应用场景](#4. 应用场景)
- 函数参数传递
- 动态内存分配

C++中的指针与引用

在C++编程中，指针和引用是两个非常重要的概念。它们都用于间接访问变量，但在语法和语义上有显著的区别。

1. 指针的基本概念

指针是一个变量，其值是另一个变量的内存地址。指针可以用于动态内存分配、数组和字符串操作、函数参数传递等。

指针的声明和使用

指针的声明使用星号（*）符号。以下是指针的声明和基本使用示例：

cpp 复制代码

#include <iostream>

int main() {
    int var = 10;
    int* ptr = &var; // 指针变量，存储var的地址

    std::cout << "变量 var 的值: " << var << std::endl;
    std::cout << "指针 ptr 存储的地址: " << ptr << std::endl;
    std::cout << "通过指针访问 var 的值: " << *ptr << std::endl;

    return 0;
}

在上面的示例中，ptr是一个指向整数的指针，它存储了变量var的地址。通过解引用操作符（*），我们可以访问指针所指向的变量的值。

2. 引用的基本概念

引用是一个变量的别名，它提供了一种通过不同名称访问同一变量的方式。引用在声明时必须被初始化，并且一旦绑定到一个变量，就不能再改变其绑定。

引用的声明和使用

引用的声明使用与指针相似的符号，但不需要显式的解引用操作。以下是引用的声明和使用示例：

cpp 复制代码

#include <iostream>

int main() {
    int var = 10;
    int& ref = var; // 引用变量，ref是var的别名

    std::cout << "变量 var 的值: " << var << std::endl;
    std::cout << "引用 ref 的值: " << ref << std::endl;

    ref = 20; // 修改引用的值, 并不是修改引用（绑定）
    std::cout << "修改后，变量 var 的值: " << var << std::endl;

    return 0;
}

在上面的示例中，ref是一个引用，它绑定到变量var。通过修改ref的值，我们实际上修改了var的值。

3. 指针与引用的区别

初始化

指针：可以在声明后再初始化，如p = &x。
引用：在声明时必须被初始化，int& r = x;。

重新绑定

指针：可以指向不同的变量。
引用：一旦绑定到一个变量，就不能再改变其绑定。

空值表示

指针：可以为null，表示不指向任何有效对象。
引用：不能为null，必须绑定到一个有效对象。

语法

指针：需要使用*操作符进行解引用，如*p = 20;
引用：不需要显式的解引用操作，如r= 40;

内存占用

指针：本身占用一个内存单元，用于存储地址值。
引用：不需要额外的内存空间，它只是原变量的别名。所以直接给引用类型赋值报错！例如：int& ref = 10;

4. 应用场景

函数参数传递

指针：适用于需要传递null或需要改变指针指向的场景。
引用：适用于需要直接操作变量而不改变其地址的场景。

cpp 复制代码

#include <iostream>

void modifyPointer(int* ptr) {
    if (ptr) {
        *ptr = 20;
    }
}

void modifyReference(int& ref) {
    ref = 30;
}

int main() {
    int value = 10;

    modifyPointer(&value);
    std::cout << " modifyPointer修改后: " << value << std::endl;

    modifyReference(value);
    std::cout << "modifyReference修改后: " << value << std::endl;

    return 0;
}

在这个示例中，modifyPointer函数通过指针修改变量的值，而modifyReference函数通过引用修改变量的值。

动态内存分配

指针：适用于动态内存分配和释放。
引用：不适用于动态内存分配。

cpp 复制代码

#include <iostream>

int main() {
    int* ptr = new int(100); // 动态分配内存
    std::cout << "动态分配的值: " << *ptr << std::endl;

    delete ptr; // 释放内存

    return 0;
}

在这个示例中，指针用于动态分配和释放内存，而引用无法实现这一功能。