在 C++中，引用和指针的区别

概念定义

• 指针：
  • 指针是一个变量，其存储的值是另一个变量的内存地址。例如，int *p;声明了一个名为p的指针，它可以指向一个int类型的变量。通过&运算符可以获取变量的地址，例如int a = 10; int *p = &a;，这里p就指向了变量a。
• 引用：
  • 引用是一个别名，它是一个变量的另一个名字。在声明引用时，必须同时初始化它，并且之后不能再让它引用其他变量。例如，int a = 10; int &r = a;，r就是a的引用，对r的操作就是对a的操作。

内存分配

• 指针：
  • 指针本身需要占用内存空间来存储它所指向变量的地址。在32位系统中，指针变量通常占用4个字节，在64位系统中通常占用8个字节。例如，int *p;这个指针变量本身在内存中有自己的存储位置，大小为上述系统对应的字节数。
• 引用：
  • 引用不占用额外的内存空间（从用户角度看）。引用只是变量的别名，它和被引用的变量共享相同的内存地址，编译器会在内部进行处理，使得对引用的操作直接作用于被引用的变量。

初始化要求

• 指针：
  • 指针可以先声明，然后在后续的代码中再进行初始化。例如：

    int *p;
    int a = 10;
    p = &a;
    

  • 也可以在声明时初始化，如int a = 10; int *p = &a;。而且指针还可以被赋值为nullptr（C++ 11引入）来表示它不指向任何有效的内存地址，例如int *p = nullptr;。
• 引用：
  • 引用必须在声明时就进行初始化，并且一旦初始化后就不能再引用其他变量。例如：

    int a = 10;
    int &r = a;
    // 以下代码是错误的，不能让r再引用其他变量
    // int b = 20;
    // r = b;
    

使用语法和操作方式

• 指针：
  • 使用指针访问所指向的变量需要使用解引用运算符*。例如，int a = 10; int *p = &a; *p = 20;，这里*p就是解引用p，使得可以修改p所指向的变量a的值。
  • 指针可以进行算术运算（在数组操作中比较常见）。例如，对于一个指向数组元素的指针，可以通过指针加1来指向下一个数组元素。如果int arr[]={1,2,3}; int *p = &arr[0]; p++;此时p就指向了arr[1]。
• 引用：
  • 引用的使用就像使用普通变量一样，不需要额外的运算符。例如，int a = 10; int &r = a; r = 20;这里直接对r进行操作就等同于对a进行操作。
  • 引用不能进行像指针那样的算术运算，因为它不是存储地址的变量，而是一个别名。

作为函数参数的区别

• 指针：
  • 当指针作为函数参数时，可以通过传递nullptr来表示一种特殊情况。例如：

    void func(int *p) {
             
        if (p == nullptr) {
             
            // 处理指针为空的情况
        } else {
             
            // 正常处理
        }
    }
    

  • 函数内部可以通过修改指针的值来改变它所指向的对象。例如，在动态内存分配函数中，指针参数可以被重新赋值来指向新分配的内存块。
• 引用：
  • 引用作为函数参数时，函数内部对引用的操作就是对实参本身的操作。而且引用参数在函数调用时必须提供合法的变量作为实参，不能传递类似nullptr这样的值，因为引用不能为空。例如：

    void func(int &r) {
             
        r++;
    }
    int main() {
             
        int a = 10;
        func(a);
        // 此时a的值变为11
        return 0;
    }