當咱們談C++中的變量、指針和引用時，咱們到底在談什麼？

問題

先看一段代碼：

int a=1;
    cout<<"普通變量："<<"值："<<a<<" 址："<<&a<<endl;
    return 0;
}
複製代碼

上述代碼，首先定義了一個整型變量a，並賦值爲1，而後打印出變量a的值和地址。程序的運行結果以下：

普通變量：值：1 址：0x6dfef8
複製代碼

衆所周知，變量a存放於主存中，當CPU執行到以a爲操做數的指令時，指令的地址碼字段即爲a在主存中的地址，這被稱爲是直接尋址。根據上述運行結果，能夠分析出變量a在主存中的佈局狀況，以下圖所示：

從上圖中，能夠看到，變量a存放於主存中地址爲0x6dfef8的存儲單元中，值爲1。那麼，當變量的類型是指針類型時，它在內存中的佈局是什麼情形呢？再看一段代碼：

int a=1;
    cout<<"普通變量："<<"值："<<a<<" 址："<<&a<<endl;
    int *b=&a;
    cout<<"指針變量："<<"值："<<b<<" 址："<<&b<<endl;
    return 0;
}
複製代碼

上述代碼在以前的基礎上，又定義了一個指針變量b，它指向變量a，而後打印出變量b的值和地址。程序的運行結果以下：

普通變量：值：1 址：0x6dfef8
指針變量：值：0x6dfef8 址：0x6dfef4
複製代碼

能夠看到，變量b的值爲0x6dfef8，地址爲0x6dfef4。據此繪製出此時的內存分佈以下圖所示：

咱們發現，變量b的內容剛好是變量a的地址，由於b是指向a的指針。此外，變量b的地址比a小4，這說明局部變量表所對應的棧是向下增加的。注意到，0x6dfef8-0x6dfef4=4，也就是說，a和b的地址之差爲4，而一般存儲器是以字節做爲最小的尋址單位，所以能夠認爲b佔據4個字節。而b的值，也就是0x6dfef8卻只佔用3個字節，那剩下的字節是幹什麼了呢？這可能有兩種緣由，其一是，CPU對主存按照內存對齊的方式進行訪問，從而用4個字節存儲b；其二是，0x6dfef8不是物理地址，而是邏輯地址，最多見的一種邏輯地址方式是基址尋址，此時的邏輯地址等於相對於基址的偏移量。更重要的是，指針定義了「*」運算符，在咱們的例子中，在咱們的例子中，*b=a，從彙編語言的角度看，*運算就是間接尋址，也就是說，b保存着操做數地址的地址，在指令執行前，要將b的值取出來，再送入指令寄存器的地址碼字段中。最後，咱們再看一下引用變量的狀況，代碼、結果和內存佈局分別以下所示：

int main(){
    int a=1;
    cout<<"普通變量："<<"值："<<a<<" 址："<<&a<<endl;
    int *b=&a;
    cout<<"指針變量："<<"值："<<b<<" 址："<<&b<<endl;
    int &c=a;
    cout<<"引用變量："<<"值："<<a<<" 址："<<&c<<endl;
    return 0;
}
複製代碼

普通變量：值：1 址：0x6dfef8
指針變量：值：0x6dfef8 址：0x6dfef4
引用變量：值：1 址：0x6dfef8
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能夠認爲，變量a和變量c就是同一個變量，由於兩者的值、址，以及在程序中的做用方式徹底一致，所以在C++ Primer中說「引用變量就是變量的別名」。但不一樣之處在於，引用變量要有初始化過程。

總結

上述的分析相對細緻，卻十分囉嗦，看到C++中隨處可見的變量時，是不可能想這麼多的。這裏作一下總結：變量對應着某個存儲單元，具備地址和值。對普通變量的訪問，訪問的是它的值；而對指針變量的訪問（*操做），訪問的是它所指向的變量的值；引用變量就是變量別名。此外，咱們說普通變量和指針做爲函數參數時，是傳值，而引用變量纔是傳址。所謂傳值，是指改變形參變量的內容，而傳址，是指改變形參變量的地址，也就是改變它所對應的存儲單元。地址尋址方式，對於計算器來很容易，但對於人理解卻不太容易。這多是Java中不適用指針的緣由之一吧，但實際上Java中的引用就是C++中的指針，遺憾的是，Java中沒有C++中的引用，在一些狀況下會使得代碼比較複雜。