C++中引用傳遞與指針傳遞區別

C++中引用傳遞與指針傳遞區別

在C++中，指針和引用常常用於函數的參數傳遞，然而，指針傳遞參數和引用傳遞參數是有本質上的不一樣的：

指針傳遞參數本質上是值傳遞的方式，它所傳遞的是一個地址值。值傳遞過程當中，被調函數的形式參數做爲被調函數的局部變量處理，即在棧中開闢了內存空間以存放由主調函數放進來的實參的值，從而成爲了實參的一個副本。值傳遞的特色是被調函數對形式參數的任何操做都是做爲局部變量進行，不會影響主調函數的實參變量的值。（這裏是在說實參指針自己的地址值不會變）

而在引用傳遞過程當中，被調函數的形式參數雖然也做爲局部變量在棧中開闢了內存空間，可是這時存放的是由主調函數放進來的實參變量的地址。被調函數對形參的任何操做都被處理成間接尋址，即經過棧中存放的地址訪問主調函數中的實參變量。正由於如此，被調函數對形參作的任何操做都影響了主調函數中的實參變量。

引用傳遞和指針傳遞是不一樣的，雖然它們都是在被調函數棧空間上的一個局部變量，可是任何對於引用參數的處理都會經過一個間接尋址的方式操做到主調函數中的相關變量。而對於指針傳遞的參數，若是改變被調函數中的指針地址，它將影響不到主調函數的相關變量。若是想經過指針參數傳遞來改變主調函數中的相關變量，那就得使用指向指針的指針，或者指針引用。

爲了進一步加深你們對指針和引用的區別，下面我從編譯的角度來闡述它們之間的區別：

程序在編譯時分別將指針和引用添加到符號表上，符號表上記錄的是變量名及變量所對應地址。指針變量在符號表上對應的地址值爲指針變量的地址值，而引用在符號表上對應的地址值爲引用對象的地址值。符號表生成後就不會再改，所以指針能夠改變其指向的對象（指針變量中的值能夠改），而引用對象則不能修改。

最後，總結一下指針和引用的相同點和不一樣點：

★相同點：

●都是地址的概念；

指針指向一塊內存，它的內容是所指內存的地址；而引用則是某塊內存的別名。

★不一樣點：

●指針是一個實體，而引用僅是個別名；

●引用只能在定義時被初始化一次，以後不可變；指針可變；引用"從一而終"，指針能夠"見異思遷"；

●引用沒有const，指針有const，const的指針不可變；（具體指沒有int& const a這種形式，而const int& a是有的，前者指引用自己即別名不能夠改變，這是固然的，因此不須要這種形式，後者指引用所指的值不能夠改變）

●引用不能爲空，指針能夠爲空；

●"sizeof 引用"獲得的是所指向的變量(對象)的大小，而"sizeof 指針"獲得的是指針自己的大小；typeid（T）== typeid（T&）恆爲真，sizeof（T）==sizeof（T&）恆爲真，可是當引用做爲成員時，其佔用空間與指針相同（沒找到標準的規定）

●指針和引用的自增(++)運算意義不同；

●引用是類型安全的，而指針不是，引用比指針多了類型檢查

★聯繫

1. 引用在語言內部用指針實現（如何實現？）。

2. 對通常應用而言，把引用理解爲指針，不會犯嚴重語義錯誤。引用是操做受限了的指針（僅允許取內容操做）。

引用是C++中的概念，初學者容易把引用和指針混淆一塊兒。一下程序中，n 是m 的一個引用（reference），m 是被引用物（referent）。

int m；

int &n = m；

n 至關於m 的別名（綽號），對n 的任何操做就是對m 的操做。例若有人名叫王小毛，他的綽號是"三毛"。說"三毛"怎麼怎麼的，其實就是對王小毛說三道四。因此n 既不是m 的拷貝，也不是指向m 的指針，其實n 就是m 它本身。

引用的一些規則以下：

（1）引用被建立的同時必須被初始化（指針則能夠在任什麼時候候被初始化）。

（2）不能有NULL 引用，引用必須與合法的存儲單元關聯（指針則能夠是NULL）。

（3）一旦引用被初始化，就不能改變引用的關係（指針則能夠隨時改變所指的對象）。

如下示例程序中，k 被初始化爲i 的引用。語句k = j 並不能將k 修改爲爲j 的引用，只是把k 的值改變成爲6.因爲k 是i 的引用，因此i 的值也變成了6.

int i = 5；

int j = 6；

int &k = i；

k = j； // k 和i 的值都變成了6；

上面的程序看起來像在玩文字遊戲，沒有體現出引用的價值。引用的主要功能是傳遞函數的參數和返回值。C++語言中，函數的參數和返回值的傳遞方式有三種：值傳遞、指針傳遞和引用傳遞。

如下是"值傳遞"的示例程序。因爲Func1 函數體內的x 是外部變量n 的一份拷貝，改變x 的值不會影響n，因此n 的值仍然是0.

void Func1(int x)

{

x = x + 10;

}

int n = 0;

Func1(n);

cout<<"n = "<< n <<endl; // n = 0

如下是"指針傳遞"的示例程序。因爲Func2 函數體內的x 是指向外部變量n 的指針，改變該指針的內容將致使n 的值改變，因此n 的值成爲10.

void Func2(int *x)

{

(* x) = (* x) + 10;

}

int n = 0;Func2(&n);

cout<<"n = "<< n <<endl; // n = 10

 

如下是"引用傳遞"的示例程序。因爲Func3 函數體內的x 是外部變量n 的引用，x和n 是同一個東西，改變x 等於改變n，因此n 的值成爲10.

void Func3(int&x)

{

x = x + 10;

}

int n = 0;

Func3(n);cout<< "n = " << n <<endl; // n = 10

對比上述三個示例程序，會發現"引用傳遞"的性質像"指針傳遞"，而書寫方式像"值傳遞"。實際上"引用"能夠作的任何事情"指針"也都可以作，爲何還要"引用"這東西？

答案是"用適當的工具作恰如其分的工做"。指針可以毫無約束地操做內存中的如何東西，儘管指針功能強大，可是很是危險。就像一把刀，它能夠用來砍樹、裁紙、修指甲、理髮等等，誰敢這樣用？若是的確只須要借用一下某個對象的"別名"，那麼就用"引用"，而不要用"指針"，以避免發生意外。好比說，某人須要一份證實，原本在文件上蓋上公章的印子就好了，若是把取公章的鑰匙交給他，那麼他就得到了不應有的權利。

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摘自「高質量c＋＋編程」

指針與引用，在More Effective C++ 的條款一有詳細講述，我給你轉過來

條款一：指針與引用的區別

指針與引用看上去徹底不一樣（指針用操做符'*'和'->'，引用使用操做符'。'），可是它們彷佛有相同的功能。指針與引用都是讓你間接引用其餘對象。你如何決定在何時使用指針，在何時使用引用呢？

首先，要認識到在任何狀況下都不能用指向空值的引用。一個引用必須老是指向某些對象。所以若是你使用一個變量並讓它指向一個對象，可是該變量在某些時候也可能不指向任何對象，這時你應該把變量聲明爲指針，由於這樣你能夠賦空值給該變量。相反，若是變量確定指向一個對象，例如你的設計不容許變量爲空，這時你就能夠把變量聲明爲引用。"可是，請等一下"，你懷疑地問，"這樣的代碼會產生什麼樣的後果？"

char *pc = 0； // 設置指針爲空值

char &rc = *pc； // 讓引用指向空值

這是很是有害的，毫無疑問。結果將是不肯定的（編譯器能產生一些輸出，致使任何事情都有可能發生），應該躲開寫出這樣代碼的人除非他們贊成改正錯誤。若是你擔憂這樣的代碼會出如今你的軟件裏，那麼你最好徹底避免使用引用，要否則就去讓更優秀的程序員去作。咱們之後將忽略一個引用指向空值的可能性。

由於引用確定會指向一個對象，在C裏，引用應被初始化。

String &rs； // 錯誤，引用必須被初始化

string s（"xyzzy"）；

string &rs = s； // 正確，rs指向s

指針沒有這樣的限制。

string *ps； // 未初始化的指針

// 合法但危險

不存在指向空值的引用這個事實意味着使用引用的代碼效率比使用指針的要高。由於在使用引用以前不須要測試它的合法性。

void printDouble (const double &rd)
{

cout<<rd; // 不須要測試rd,它
} // 確定指向一個double值
相反，指針則應該老是被測試，防止其爲空：

void printDouble (const double *pd)

{

if (pd)

{

// 檢查是否爲NULL

cout<< *pd;

}

}

指針與引用的另外一個重要的不一樣是指針能夠被從新賦值以指向另外一個不一樣的對象。可是引用則老是指向在初始化時被指定的對象，之後不能改變。

string s1("Nancy");

string s2("Clancy");

string &rs = s1; // rs 引用 s1

string *ps = &s1; // ps 指向 s1

rs = s2; // rs 仍舊引用s1,可是 s1的值如今是"Clancy"

ps = &s2; // ps 如今指向 s2;s1 沒有改變

總的來講，在如下狀況下你應該使用指針，一是你考慮到存在不指向任何對象的可能（在這種狀況下，你可以設置指針爲空），二是你須要可以在不一樣的時刻指向不一樣的對象（在這種狀況下，你能改變指針的指向）。若是老是指向一個對象而且一旦指向一個對象後就不會改變指向，那麼你應該使用引用。

還有一種狀況，就是當你重載某個操做符時，你應該使用引用。最普通的例子是操做符[].這個操做符典型的用法是返回一個目標對象，其能被賦值。

vector<int> v(10); // 創建整形向量（vector），大小爲10;// 向量是一個在標準C庫中的一個模板(見條款35)
v[5] = 10; // 這個被賦值的目標對象就是操做符[]返回的值若是操做符[]返回一個指針，那麼後一個語句就得這樣寫：

*v[5] = 10;

可是這樣會使得v看上去象是一個向量指針。所以你會選擇讓操做符返回一個引用。（這有一個有趣的例外，參見條款30）

當你知道你必須指向一個對象而且不想改變其指向時，或者在重載操做符併爲防止沒必要要的語義誤解時，你不該該使用指針。而在除此以外的其餘狀況下，則應使用指針假設你有

void func (int* p, int &r);

int a = 1;

int b = 1;

func (&a,b);

指針自己的值（地址值）是以pass by value進行的，你能改變地址值，但這並不會改變指針所指向的變量的值，

p = someotherpointer； //a is still 1

但能用指針來改變指針所指向的變量的值，

*p = 123131； // a now is 123131

但引用自己是以pass by reference進行的，改變其值即改變引用所對應的變量的值

r = 1231； // b now is 1231

儘量使用引用，不得已時使用指針。

當你不須要"從新指向"時，引用通常優先於指針被選用。這一般意味着引用用於類的公有接口時更有用。引用出現的典型場合是對象的表面，而指針用於對象內部。

上述的例外狀況是函數的參數或返回值須要一個"臨界"的引用時。這時一般最好返回/獲取一個指針，並使用 NULL 指針來完成這個特殊的使命。（引用應該老是對象的別名，而不是被解除引用的 NULL 指針）。

注意：因爲在調用者的代碼處，沒法提供清晰的的引用語義，因此傳統的 C 程序員有時並不喜歡引用。然而，當有了一些 C++ 經驗後，你會很快認識到這是信息隱藏的一種形式，它是有益的而不是有害的。就如同，程序員應該針對要解決的問題寫代碼，而不是機器自己。