引用和指针

引用和指针

引用和指针的区别什么?

什么是引用, 声明和使用引用要注意哪些问题

1. 引用简单的理解就是某个目标变量的别名(alias), 对应用的操作与对变量直接操作效果完全相同;
2. 声明一个引用的时候一定要对其进行初始化, 引用声明完成后, 相当于目标值有两个完全不同的名称;
3. 引用本身不是一种数据类型, 因此引用本身不占用存储单元, 系统也不给引用分配存储单元;
4. C++中引用的底层实现;
   • 引用在内存中也会分配空间，空间中存放的事被引用变量的地址，因此可以将引用看作为一个常量指针ptr;
   • 对引用取地址操作，其实是对被引用变量取地址，编译器将对引用取地址解释为&(*ptr)取地址;
5. 更深入的理解是: 引用看作是一个常量指针ptr; 从底层来看, 引用确实占用了内存;
   • 本质上，引用和指针没有区别, 只不过在语言层面上，C++设计者将通过指针来操作引用的实现细节隐藏了。不过，我们依然可以肯定：
     • 定义一个引用就是定义一个指针，这个指针保存引用对象的地址，且指针类型为const，不可以再指向其他对象；
     • 每次对引用变量的使用，实际都伴随着解引用，只是我们看不到符号*, 解完引用就对应着类型的大小；
     • 所以内置类型直接传值就ok, 只有copy时需要大量的时间采用引用或指针;
   • 理解C++中引用的底层实现

什么是指针

1. 指针是一个变量，只不过这个变量存储的是一个地址，指向内存的一个存储单元;

引用和指针的区别 --- 本质区别是引用是一个别名, 不占内存

1. 引用不可以为空，当被创建的时候，必须初始化，而指针可以是空值，可以在任何时候被初始化;
2. 可以有const指针, 但是没有const引用, const不能修饰引用;
3. 指针可以有多级，但是引用只能是一级;
4. 指针的值可以为空，但是引用的值不能为NULL，并且引用在定义的时候必须初始化;
5. 指针的值在初始化后可以改变，即指向其它的存储单元，而引用在进行初始化后就不会再改变了;
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的大小;
7. 指针和引用的自增(++)运算意义不一样(指针自加和对象自加);
8. 返回动态内存分配的对象或者内存，必须使用指针，引用可能引起内存泄漏, 为什么会发生内存泄漏?
   • 如果分配的空间比返回类型的空间大, delete对象后还会剩余一部分空间没有被释放掉, 造成内存泄漏;

引用作为函数参数有哪些特点

1. 传递引用给函数与传递指针的效果是一样的;
2. 使用引用传递函数的参数，在内存中并没有产生实参的副本，它是直接对实参操作；
3. 而使用一般变量传递函数的参数，当发生函数调用时，需要给形参分配存储单元，形参变量是实参变量的副本；
4. 如果传递的是对象，还将调用拷贝构造函数, 因此，当参数传递的数据较大时，用引用比用一般变量传递参数的效率和所占空间都好;
5. 使用指针作为函数的参数虽然也能达到与使用引用的效果，但是，在被调函数中同样要给形参分配存储单元，且需要重复使用"*指针变量名"的形式进行运算，这很容易产生错误且程序的阅读性较差；
6. 另一方面，在主调函数的调用点处，必须用变量的地址作为实参。而引用更容易使用，更清晰;

常引用

1. 如果既要利用引用提高程序的效率，又要保护传递给函数的数据不在函数中被改变，就应使用常引用

引用作为函数返回值类型的格式、好处和需要遵守的规则

1. 格式：类型标识符 &函数名（形参列表及类型说明）{ //函数体 }
2. 好处：在内存中不产生被返回值的副本；
3. 注意：正是因为这点原因，所以返回一个局部变量的引用是不可取的。因为随着该局部变量生存期的结束，相应的引用也会失效，产生runtime error!
4. 注意事项：
   • 不能返回局部变量的引用, 主要原因是局部变量会在函数返回后被销毁，因此被返回的引用就成为了"无所指"的引用，程序会进入未知状态;
   • 不能返回函数内部new分配的内存的引用, 虽然不存在局部变量的被动销毁问题，可对于这种情况（返回函数内部new分配内存的引用），又面临其它尴尬局面;
     • 例如，被函数返回的引用只是作为一个临时变量出现，而没有被赋予一个实际的变量，那么这个引用所指向的空间（由new分配）就无法释放，造成memory leak;
   • 可以返回类成员的引用，但最好是const, 主要原因是当对象的属性是与某种业务规则（business rule）相关联的时候，其赋值常常与某些其它属性或者对象的状态有关，因此有必要将赋值操作封装在一个业务规则当中;
   • 如果其它对象可以获得该属性的非常量引用（或指针），那么对该属性的单纯赋值就会破坏业务规则的完整性;
   • 流操作符重载返回值申明为“引用”的作用;
     • 让流可以连续使用;
     • 等号的连续复制;
   • 在另外的一些操作符中，却千万不能返回引用：+-*/ 四则运算符;
     • 主要原因是这四个操作符没有side effect，因此，它们必须构造一个对象作为返回值;