【Cpp巩固】引用与指针

本文主要是介绍【Cpp巩固】引用与指针，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

【Cpp巩固】引用与指针

文章目录

【Cpp巩固】引用与指针
- 1.基本的语义差异
- 2.使用场景
- 3.可变性
- 4.语法和便利性

笔者在学习Cpp的过程中老是会对指针和引用使用产生疑问，那本文就来详细对比一下指针和引用的区别。

1.基本的语义差异

指针是一个变量，存储的是另一个变量的内存地址，指针可以被重复赋值指向相同类型的其他变量，也可以指向空指针nullptr。
引用是一个已经存在的变量的别名，并且引用必须在声明的时候就进行初始化，引用一旦定义就和该变量绑定了，作为该变量的别名，就不能指向别的变量。

举个例子:

#include <iostream>
using namespace std;int main() {int a = 10;int* a_ptr = &a;			// 声明一个指向a的指针int& a_ref = a;				// 声明一个指向a的引用cout << "This address of a is :" << &a << endl;cout << "This address of a_ptr is: " << &a_ptr << endl;cout << "This address of a_ref is: " << &a_ref << endl;cout << "a: " << a << " a_ptr: " << *a_ptr << " a_ref: " << a_ref << endl;*a_ptr += 10;				// 通过指针修改变量a的值cout << "a: " << a << " a_ptr: " << *a_ptr << " a_ref: " << a_ref << endl;a_ref += 10;				// 通过引用修改变量a的值cout << "a: " << a << " a_ptr: " << *a_ptr << " a_ref: " << a_ref << endl;return 0;
}

Output：

This address of a is :000000D68E3CF7C4
This address of a_ptr is: 000000D68E3CF7E8
This address of a_ref is: 000000D68E3CF7C4
a: 10 a_ptr: 10 a_ref: 10
a: 20 a_ptr: 20 a_ref: 20
a: 30 a_ptr: 30 a_ref: 30

这个例子中创建了一个变量a，然后创建了指向a的指针a_ptr，同时创建了指向a的引用a_ref，通过指针a_ptr和引用a_ref我们都能访问并且修改变量a的值，a_ref与变量a的地址完全一样，可以视作a_ref就是变量a的另一个别名。

2.使用场景

指针可以在需要直接操作内存地址或者需要能够指向NULL的常见下使用，例如动态内存管理、数据结构的实现等。
引用通常用于函数的参数传递过程中，尤其是传递大对象的时候避免了复制成本，或者当你需要确保传递的参数总是指向一个有效的对象时。

我们可以使用指针来进行动态内存管理，举个例子：

#include <iostream>int main() {int size;std::cout << "Please Enter the Size of Elements: ";std::cin >> size;int* array = new int[size];			// 动态分配内存for (int i = 0; i < size; i++) {	// 初始化数组array[i] = (i + 1);}std::cout << "Array Elements: " << std::endl;for (int i = 0; i < size; i++) {std::cout << array[i] << " ";}delete[] array;return 0;
}

Output:

Please Enter the Size of Elements: 10
Array Elements:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

在这个例子中，指针 array 被用来指向一个动态分配的整数数组。通过使用 new 和 delete[]，我们可以控制内存的分配和释放，这是引用无法完成的任务。

我们可以使用引用来进行大型的参数传递，举个例子：

#include <iostream>
#include <vector>void proccessVector(const std::vector<int>& vec) {std::cout << "Vector Elements: " << std::endl;for (int elem : vec) {std::cout << elem << " ";}return;
}int main() {std::vector<int> vec = { 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 };// 使用引用进行参数传递，避免参数复制proccessVector(vec);return 0;
}

在这个例子中，std::vector<int> 是一个可能包含大量数据的对象。通过使用引用，我们传递了一个到 processVector 函数的引用，避免了数据的复制。此外，使用 const 关键字确保函数内部不会修改向量的内容。

3.可变性

指针可以指向常量const int* prt，或者指针本身可以是常量int* const prt，或者两者都是const int* const ptr
引用通常不称其为"常量引用"，但是可以有指向常量的引用cosnt int& ref，这意味着不能通过修改其所指向的变量的值

#include <iostream>int main() {int x = 10;int y = 20;// 指针指向非常量数据int* ptr = &x;*ptr = 15;std::cout << "New value of x: " << x << std::endl;// 指针指向常量数据const int* ptrToConst = &y;// *ptrToConst = 25;	// 错误，不能通过指向常量的指针修改数据// 常量指针int* const constPtr = &x;*constPtr = 25;// constPtr = &y;		// 错误，不能修改常量指针的指向// 常量指针指向常量数据const int* const constPtrToConst = &y;// *constPtrToConst = 30; // 错误：不能修改y的值// constPtrToConst = &x; // 错误：常量指针不能改变指向return 0;
}

4.语法和便利性

指针的操作需要使用*（解引用）和->（成员访问）
引用的使用就像使用普通变量一样，不需要使用特殊的符号来进行访问

我们编写一个汽车类，然后使用指针和引用两种方式来操作这个汽车类的实例，举个例子：

#include <iostream>
class Car {public:void start() {std::cout << "Car started!" << std::endl;}
};int main() {Car mycar;Car* carPtr = &mycar;Car& carRef = mycar;// 使用指针访问成员函数carPtr->start();// 使用引用访问成员函数carRef.start();return 0;
}