【Cpp】指针与引用

前言

在C语言中，我们对指针的规范并不严谨------我们常常会用void*来传入一个不知道其变量类型的指针，为了兼容C，Cpp允许这样的语法存在，但是，由于这样的指针不具有安全性，我们无法通过*来解引用void*，这就需要用到我们的显式转换 。为了方便看指针的引用而不是由一堆*组成了参数和参数类型，我们采用引用来让这种写法变得更加简洁；

文章目录

• • 前言
  • 指针
  • • 类型完全不会影响指针
  • 引用
  • • `&`不可更改
    • pass-by-value和pass-by-reference
  • 二者差异
  • 写在后面

指针

什么是指针？指针是一个数字，是一个存储内存地址的数值。 指针是用来给我们取址用的操作，方便我们对数据的读取和写入，因为我们在代码中所做的每一件事，都是从内存中读取或写入内存------类型只是我们虚构出来的东西，好让我们这群写程序的知道这个指针到底有多少个字节组。

//The Example is from the Cherno
#include<iostream>

int main(){
    void* ptr=0;//我们就这样创造出来了第一个指针变量
    //std::cin.get();
    return 0;
}

内存地址不会是0，0是无效的一个数值，我们也用NULL来表达其值为空，对于指针来说，无效是一个完全可以接受的状态 ，++人家接受得了许多失败++ ，但是，很遗憾的是，0既然意味着没有，那么就是说该数值无法读取或写入。

当然，#defined NULL 0说明了在预处理器上NULL就被处理成了0，我们在C++11引入了一个新的概念，称之为nullptr。

请避免将 NULL 或零 (0) 用作 null 指针常量；nullptr 不仅不易被误用，并且在大多数情况下效果更好。

例如，给定 func(std::pair<const char *, double>)，那么调用func(std::make_pair(NULL, 3.14)) 会导致编译器错误。 宏 NULL 将扩展到 0，以便调用std::make_pair(0, 3.14)将返回 std::pair<int, double>，此结果不可转换为 func 的 std::pair<const char *, double> 参数类型。

调用 func(std::make_pair(nullptr, 3.14)) 将会成功编译，因为 std::make_pair(nullptr, 3.14) 返回 std::pair<std::nullptr_t, double>，此结果可转换为 std::pair<const char *, double>。

------From nullptr, the pointer literal (since C++11) - cppreference.com

类型完全不会影响指针

我们有：

#include<iostream>

int main(){
    int var=23;
    void* ptr=&var;
    return 0;
}

这个时候void*可以接收到var为int类型变换，

#include<iostream>

int main(){
    int var=23;
    double var=(double)&var;
    return 0;
}

我们会发现在指针中获得的地址还是跟先前从void*中读取到的int的数值一样，这就证明了指针类型只是一种辅助工具，帮助我们和编译器去理解这个变量的类型。

cpp的强制转换类型是比c语言灵活一点 double（var）也可以。

我们解引用 告诉编译器，这是一个int，short，longlong的变量，这样我们好确定我们的如何从内存中读取计算出我们的数值。

当然，我们可以利用char*和new关键字来确定一个内存大小。

#include<iostream>

int main(){
    char* buffer=new char[8];
    memset(buffer,0,sizeof buffer);
    
    char** ptr=&buffer;
    
    delete[] buffer;//用完后删除
    return 0;
}

引用

引用(Reference）实际上是指针(Pointer)的一个扩展，我们如何写他们，和应用他们都有所不同，但是，本质上他们并无二异义，并且引用只能算一种语法糖。

#include<iostream>

int main(){
    int a=5;
    int& ref=a;//ref这个'变量'其实是引用。
    ref=2;//实际上就是'变量'a这个主体变成了2.
    return 0;
}

就好比说，我叫MongXin，但是我身份证不叫MongXin，在警察局里找不到MongXin，却不能说明这个引用不存在------同样的，申明完一个引用后，其并不真实存在，但是其就是那个变量的别名 ；我可以注册一个电话号码，注册完之后它即属于我身份证上的名字，也属于MongXin ，同样的，ref就是有这样的作用，我们可以把它当a使用。

&不可更改

就像你有好几个好朋友，但是你能把好朋友A的别名冠给好朋友B吗？这本身算是一种不礼貌的行为，我们的Cpp是一位绅士，拒绝这种情况的发生。

#include<iostream>

int main(){
    int a=5;
    int b=8;
    int& ref=a;//ref这个'变量'其实是引用。
    int& ref=b;//ERROR
    return 0;
}

这点跟指针的const void*一样，我们无法更改我们指向的内存空间，但是不妨碍我们把我们的家具挪一挪变成一个新的数值。

pass-by-value和pass-by-reference

如果我们有：

#include<iostream>

void Increment(int val){
    val++;
}

void log(int val){
    std::cout<<val<<endl;
}

int main(){
    int a=5;
    Increment(a);
    log(a);
    return 0;
}

我们会发现打印出来的数值是5，并没有增加，而我们稍微动脑筋就知道，这个时候val是一个局部变量，它是copy出来的一份数据，局部变量传不出去，我们将这种引用数值的方式称之为Pass-by-value ，Pass-by-value 在不需要更改数值的时候可以使用，但是在我们对数值需要更改的情况下就显得笨拙，这时候我们采用------一种引用地址的方式，Pass-by-reference。

#include<iostream>

void Increment(int* val){
    (*val)++;
}

void log(int val){
    std::cout<<val<<endl;
}

int main(){
    int a=5;
    Increment(&a);
    log(a);
    return 0;
}

我们也存在利用引用的情况：

#include<iostream>

void Increment(int& val){
    val++;
}

void log(int val){
    std::cout<<val<<endl;
}

int main(){
    int a=5;
    Increment(a);
    log(a);
    return 0;
}

通过引用，我们会发现我们重写了这段代码，但是在编译后，我们得到的代码是一样的，只不过我们的源码现在看起来很容易懂。

二者差异

唯二的区别就是，写法不一样，以及引用名并不真实存在。

如果通过指针：

void log(*val){}//这里是解引用

int val=3;
int* ptr=&val;
log(ptr);//相当于log(&val);

如果通过引用：

void log(&val){}//这里是&

int val=3;
log(val);

写在后面

我们发现Cpp跟C本质上还是有差别的，一些C里面麻烦的东西在Cpp中得到了优化，而且Cpp还可以兼容运行C，这就说明了Cpp的兼容性高，这也是我们下一篇章的类的重点。