【C++】--指针与引用深入解析和对比
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前言：通过前面的学习，我们会发现指针和引用是两个强大而又容易混淆的概念。它们都提供了间接访问变量的方式，但在语法和语义上存在重要差异，所以博主在这里想给大家详细讲解一下指针和引用的使用，特点以及对比分析。
目录
一.指针和引用的概念
二.指针与引用的核心区别
1. 声明与初始化
2. 可修改性
3. 空值
4. 内存占用
5. 操作符
6. 多级访问
三.指针与引用的共同点
何时使用指针，何时使用引用？
使用引用的场景：
使用指针的场景：
一.指针和引用的概念
指针：指针是一个变量，其值为另一个变量的内存地址。我们可以通过指针来间接访问和修改它所指向的变量的值。
int main() {int x = 10;int* ptr = &x; // 指针ptr指向x的地址cout << "x的值: " << x << endl; // 直接访问xcout << "x的地址: " << &x << endl; // 输出x的地址cout << "ptr的值: " << ptr << endl; // 输出ptr存储的地址（即x的地址）cout << "ptr指向的值: " << *ptr << endl; // 通过指针访问x的值*ptr = 20; // 通过指针修改x的值cout << "修改后x的值: " << x << endl;return 0;
}引用：引用是已存在变量的别名，它与被引用的变量共享同一内存地址。引用一旦初始化后，就不能再指向其他变量。
int main() {int x = 10;int& ref = x; // ref是x的引用（别名）cout << "x的值: " << x << endl;cout << "ref的值: " << ref << endl;cout << "x的地址: " << &x << endl;cout << "ref的地址: " << &ref << endl; // 与x的地址相同ref = 20; // 通过引用修改x的值cout << "修改后x的值: " << x << endl;return 0;
}二.指针与引用的核心区别
1. 声明与初始化
- 指针：使用
*声明，可以不初始化（但不推荐），也可以初始化为nullptr
int* ptr1; // 未初始化的指针（危险）
int* ptr2 = nullptr; // 空指针
int x = 5;
int* ptr3 = &x; // 指向x的指针- 引用：使用
&声明，必须在创建时初始化，且不能初始化为nullptr
int x = 5;
int& ref1 = x; // 正确，ref1是x的引用
// int& ref2; // 错误，引用必须初始化
// int& ref3 = nullptr; // 错误，不能将引用初始化为空2. 可修改性
- 指针：可以改变指向的对象
int x = 5, y = 10;
int* ptr = &x;
ptr = &y; // 指针现在指向y- 引用：一旦绑定到某个对象，就不能再绑定到其他对象
int x = 5, y = 10;
int& ref = x;
ref = y; // 这是将y的值赋给x，而不是让ref引用y3. 空值
- 指针：可以为空（
nullptr），表示不指向任何对象
int* ptr = nullptr; // 空指针- 引用：不能为空，必须始终引用一个有效的对象。不存在 "空引用" 的概念
4. 内存占用
-
指针：需要占用内存空间来存储地址（通常为 4 字节或 8 字节，取决于系统）
-
引用：在语法层面不占用内存空间，它只是一个别名。编译器通常会使用指针来实现引用，但这是编译器内部的事情，对程序员是透明的。
5. 操作符
- 指针：使用
*运算符访问指向的对象，使用->运算符访问指向对象的成员
struct Person {string name;int age;
};Person p{"Alice", 30};
Person* ptr = &p;
cout << ptr->name << endl; // 使用->访问成员
cout << (*ptr).age << endl; // 先解引用再用.访问成员- 引用：直接使用
.运算符访问成员，无需解引用
Person p{"Bob", 25};
Person& ref = p;
cout << ref.name << endl; // 直接使用.访问成员6. 多级访问
-
指针：支持多级指针（指针的指针）
int x = 5; int* ptr = &x; int**ptr_ptr = &ptr; // 指向指针的指针 cout << ** ptr_ptr << endl; // 输出5 -
引用：不支持多级引用，不存在 "引用的引用"
三.指针与引用的共同点
- 都可以间接访问和修改所指向 / 引用的变量
- 都可以作为函数参数，实现参数的 "传址" 效果，允许函数修改实参的值
- 都可以指向 / 引用堆上分配的内存
何时使用指针，何时使用引用？
使用引用的场景：
- 函数参数传递，尤其是对于大型对象，可以避免拷贝开销，同时不希望参数为 null
- 函数返回值，当函数需要返回容器元素或对象成员的访问权时
- 操作符重载（如
operator=），使语法更自然
// 引用作为函数参数
void swap(int& a, int& b) {int temp = a;a = b;b = temp;
}// 引用作为函数返回值
vector<int> vec = {1, 2, 3};
int& get_element(int index) {return vec[index]; // 返回向量元素的引用
}使用指针的场景：
- 需要表示 "空" 的情况（可以使用
nullptr） - 需要改变指向的目标时
- 处理动态分配的内存
- 实现数据结构（如链表、树等）
- 函数需要返回多个值时（通过指针参数）
// 指针表示空值
int* find(int* arr, int size, int target) {for (int i = 0; i < size; i++) {if (arr[i] == target) {return &arr[i];}}return nullptr; // 未找到，返回空指针
}// 动态内存分配
int* create_array(int size) {return new int[size]; // 返回指向新分配数组的指针
}指针和引用都是 C++ 中用于间接访问变量的重要工具，它们各有特点和适用场景：
- 指针更灵活，可以为空，可以改变指向，但使用不当容易引发错误
- 引用更安全，必须初始化且不能为 null，语法更简洁，但灵活性较低
往期回顾：
结语：本篇博客给大家分享了指针和引用的对比分析以及各自的使用场景，理解指针和引用的区别，以及它们各自的适用场景，是编写高效、安全的 C++ 代码的基础。在实际编程中，应根据具体需求选择合适的工具，遵循 "能用引用就用引用，需要指针特性时再用指针" 的原则。如果文章对你有帮助的话，欢迎评论，点赞，收藏加关注，感谢大家的支持。