指针变量和引用变量之间的区别是什么?


当前回答

指针和引用之间有一个根本的区别,我没有看到任何人提到过:引用支持函数参数中的引用传递语义。指针,虽然它最初不可见,但它不可见:它们只提供值传递语义。这在本文中得到了很好的描述。

当做&rzej公司

其他回答

实际上,引用并不像指针。

编译器保持对变量的“引用”,将名称与内存地址相关联;这是编译时将任何变量名转换为内存地址的工作。

创建引用时,只告诉编译器为指针变量指定了另一个名称;这就是为什么引用不能“指向null”,因为变量不能是,也不能是。

指针是变量;它们包含其他变量的地址,或者可以为空。重要的是指针有一个值,而引用只有一个引用的变量。

现在对真实代码进行一些解释:

int a = 0;
int& b = a;

在这里,您没有创建另一个指向;您只需将另一个名称添加到内存内容中,该内存内容的值为a。该内存现在有两个名称,a和b,可以使用任一名称对其进行寻址。

void increment(int& n)
{
    n = n + 1;
}

int a;
increment(a);

当调用函数时,编译器通常为要复制到的参数生成内存空间。函数签名定义了应该创建的空间,并给出了应该用于这些空间的名称。将参数声明为引用只是告诉编译器使用输入变量内存空间,而不是在方法调用期间分配新的内存空间。说你的函数将直接操作在调用作用域中声明的变量似乎很奇怪,但请记住,在执行编译代码时,没有更多的作用域;只有普通的平面内存,函数代码可以处理任何变量。

现在,在某些情况下,编译器在编译时可能无法知道引用,例如使用外部变量时。因此,在底层代码中,引用可以实现为指针,也可以不实现为指针。但在我给你的例子中,它很可能不会用指针实现。

我总是根据C++核心指南中的这条规则来决定:

当“无参数”是有效选项时,优先选择T*而不是T&

如果你不熟悉以抽象的甚至学术的方式学习计算机语言,那么语义上的差异可能会显得深奥难懂。

在最高级别上,引用的概念是它们是透明的“别名”。你的计算机可能会使用一个地址来使它们工作,但你不必担心:你应该将它们视为现有对象的“另一个名称”,语法反映了这一点。它们比指针更严格,因此编译器可以在您将要创建悬挂引用时比在您将创建悬挂指针时更可靠地警告您。

除此之外,指针和引用之间当然还有一些实际差异。使用它们的语法明显不同,您不能“重新定位”引用、引用虚无或引用指针。

以下答案和链接的摘要:

指针可以被重新分配任意次数,而引用在绑定后不能被重新分配。指针可以指向任何地方(NULL),而引用总是指向对象。不能像使用指针那样获取引用的地址。没有“引用算术”(但您可以获取引用指向的对象的地址,并对其进行指针算术,如&obj+5中所示)。

澄清误解:

C++标准非常小心,避免规定编译器如何实现引用,但每个C++编译器都实现引用作为指针。即,声明如下:int&ri=i;如果没有完全优化,则分配相同数量的存储作为指针,并放置地址把我的东西放进那个储藏室。

因此,指针和引用都使用相同的内存量。

作为一般规则,

使用函数参数和返回类型中的引用来提供有用的自记录接口。使用指针实现算法和数据结构。

有趣的阅读:

我最喜欢的C++常见问题解答。参考与指针。参考文献简介。参考和常量。

引用是常量指针。int*const a=&b与int&a=b相同。这就是为什么没有const引用,因为它已经是const,而const的引用是const int*consta。当使用-O0编译时,编译器将在这两种情况下将b的地址放在堆栈上,并且作为类的成员,它也将出现在堆栈/堆上的对象中,与您声明了常量指针时相同。使用-Ofast,可以免费优化此功能。常量指针和引用都被优化了。

与常量指针不同,无法获取引用本身的地址,因为它将被解释为它引用的变量的地址。因此,在Ofast上,表示引用的常量指针(被引用变量的地址)将始终在堆栈外进行优化,但如果程序绝对需要实际常量指针的地址(指针本身的地址,而不是指针指向的地址),即您打印常量指针的位置,那么const指针将被放置在堆栈上,以便它有一个地址。

否则它是相同的,即当您打印它指向的地址时:

#include <iostream>

int main() {
  int a =1;
  int* b = &a;
  std::cout << b ;
}

int main() {
  int a =1;
  int& b = a;
  std::cout << &b ;
}
they both have the same assembly output
-Ofast:
main:
        sub     rsp, 24
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        lea     rsi, [rsp+12]
        mov     DWORD PTR [rsp+12], 1
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::_M_insert<void const*>(void const*)
        xor     eax, eax
        add     rsp, 24
        ret
--------------------------------------------------------------------
-O0:
main:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 16
        mov     DWORD PTR [rbp-12], 1
        lea     rax, [rbp-12]
        mov     QWORD PTR [rbp-8], rax
        mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
        mov     rsi, rax
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(void const*)
        mov     eax, 0
        leave
        ret

指针已经在堆栈外进行了优化,在这两种情况下,指针甚至都没有在-Ofast上取消引用,而是使用编译时值。

作为对象的成员,它们在-O0到-Ofast上是相同的。

#include <iostream>
int b=1;
struct A {int* i=&b; int& j=b;};
A a;
int main() {
  std::cout << &a.j << &a.i;
}

The address of b is stored twice in the object. 

a:
        .quad   b
        .quad   b
        mov     rax, QWORD PTR a[rip+8] //&a.j
        mov     esi, OFFSET FLAT:a //&a.i

当通过引用传递时,在-O0上,传递被引用变量的地址,因此它与通过指针传递相同,即常量指针包含的地址。On Ofast如果函数可以内联,则编译器会在内联调用中对其进行优化,因为动态范围是已知的,但在函数定义中,参数总是作为指针(期望引用引用的变量的地址)被解引用,其中它可能被另一个转换单元使用,而编译器不知道动态范围,当然,除非函数声明为静态函数,否则它不能在转换单元之外使用,然后它通过值传递,只要它没有在函数中通过引用进行修改,那么它将传递您传递的引用所引用的变量的地址,如果调用约定中有足够多的易失性寄存器,则将在一个寄存器中传递,并保持在堆栈之外。