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c++ 指针和引用的区别

2019-07-01  本文已影响0人  starmier

1. 指针有const,引用没有const

1)为了限制指针更改指向,引入了const指针(int* const ptr)。
2)引用本身就不能更改,所以不存在const引用(int& const ref是错误的)。
引用可以指向常量,也可以指向变量。所谓“常量引用”是缩写,全称是对常量的引用,是底层const。引用本身不是对象,是在语法上的绑定。指针是对象,指针本身可以是常量 T *const。所以就有 const T *const p = &var;兼具顶层和底层const。顶层const限制的是对象本身。底层const限制的是通过该对象间接访问的那个对象。

例如int &a=b,使引用a指向变量b。而为了让引用指向常量,必须使用常量引用,如const int &a=1; 它代表的是

引用a指向一个const int型,这个int型的值不能被改变,而不是引用a的指向不能被改变,因为引用的指向本来就是不可变的,无需加const声明。

即指针存在常量指针int const *p和指针常量int *const p,而引用只存在常量引用int const &a,不存在引用常量int& const a。

为什么引用没有const?
“const变量”一旦赋值,就不能更改变量,如下:

int const i = 1;
i = 2;

上面的程序将无法编译; gcc提示错误:

assignment of read-only variable 'i'

或

$ g++ test.cpp test.cpp:6:7: error: 'const' qualifier may not be applied to a reference int& const b = a;        ^1 error generated.

我们通过 std::is_const检查类型是否是const限定的

如果T是一个const限定类型(即const或const volatile),则提供等于true的成员常数值。对于任何其他类型,值都是错误的。

但是引用不能是const限定的。$ 8.3.2 / 1参考文献[dcl.ref]

除非通过使用typedef-name([dcl.typedef],[temp.param])或decltype-specifier([dcl.type.simple])引入cv限定符,否则cv限定的引用不合法,在这种情况下,cv-qualifiers被忽略。示例如下

int main()
{
    boolalpha(cout);

    int const i = 1;
    cout << is_const<decltype(i)>::value << endl;//true

    int const* ri = &i;
    cout << is_const<decltype(ri)>::value << endl;//false.它不是指向 const 的指针对象(它可以指向别处),它是指向的对象。所以,我们看到正确的常量性的的指针本身返回false。
  
    return 0;
}

2. 指针(*)和引用(&) 对比

相同点

  1. 都是地址的概念;
  2. 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。

不同点

  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;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’.’)
  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)。
  7. 指针和引用的自增(++)运算意义不一样

联系

  1. 引用在语言内部用指针实现(感兴趣的可以通过vs里面的反汇编可以研究下具体实现)。
  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)。指针与引用都是让你间接引用其他对象。

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;
}
&#8943;
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;
}
&#8943;
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。

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

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。
还有第三种情况,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[],Operator[] 操作符 由于该操作符很特别地必须返回 [能够被当做assignment 赋值对象] 的东西,所以需要给他返回一个 reference.。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pass by 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 by reference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
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