C++引用與指標的區別

    這幾天看重溫了下《高品質C/C++編程指南》和 《More Effective C++》對於裡面的引用和指標覺得寫得很精闢，同時在網上也找了些別人寫的總結，引用過來大家分享下。

    雖然使用引用和指標都可以間接訪問另一個值，但他們之間有兩個重要區別：

• 引用總是指向某個對象，定義引用沒有初始化是錯誤的。
• 賦值行為的差異，給引用賦值修改的是該引用所關聯的對象的值，而並不是使引用與另一個對象關聯。引用一經初始化，就始終指向同一個特定對象。

★ 相同點：

    1. 都是地址的概念；

    指標指向一塊記憶體，它的內容是所指記憶體的地址；引用是某塊記憶體的別名。

★ 區別：

    1. 指標是一個實體，而引用僅是個別名；

    2. 引用使用時無需解引用（*），指標需要解引用；

    3. 引用只能在定義時被初始化一次，之後不可變；指標可變；

    引用“從一而終” ^_^

    4. 引用沒有 const，指標有 const，const 的指標不可變；

    5. 引用不可為空，指標可以為空白；

    6. “sizeof 引用”得到的是所指向的變數（對象）的大小，而“sizeof 指標”得到的是指標本身（所指向的變數或對象的地址）的大小；

    typeid（T） == typeid（T&） 恒為真，sizeof（T） == sizeof（T&） 恒為真，但是當引用作為成員時，其佔用空間與指標相同（沒找到標準的規定）。

    7. 指標和引用的自增（++）運算意義不一樣；

 ★ 聯絡

    1. 引用在語言內部用指標實現（如何?？）。

    2. 對一般應用而言，把引用理解為指標，不會犯嚴重語義錯誤。引用是操作受限了的指標（僅容許取內容操作）。

★《高品質C/C++編程指南》6.6

    引用是C++中的概念，初學者容易把引用和指標混淆一起。一下程式中，n 是m 的一個引用（reference），m是被引用物（referent）。

 int m； int &n = m；

    n 相當於m 的別名（綽號），對n 的任何操作就是對m 的操作。例如有人名叫王小毛，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。所以n 既不是m 的拷貝，也不是指向m 的指標，其實n就是m 它自己。

    引用的一些規則如下：

    （1）引用被建立的同時必須被初始化（指標則可以在任何時候被初始化）。

    （2）不能有NULL 引用，引用必須與合法的儲存單元關聯（指標則可以是NULL）。

    （3）一旦引用被初始化，就不能改變引用的關係（指標則可以隨時改變所指的對象）。

    以下樣本程式中，k 被初始化為i 的引用。語句k = j 並不能將k 修改成為j 的引用，只是把k 的值改變成為6.由於k 是i 的引用，所以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；

    上面的程式看起來象在玩文字遊戲，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傳回值。C++語言中，函數的參數和傳回值的傳遞方式有三種：值傳遞、指標傳遞和引用傳遞。

    以下是“值傳遞”的樣本程式。由於Func1 函數體內的x是外部變數n 的一份拷貝，改變x 的值不會影響n， 所以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

    以下是“指標傳遞”的樣本程式。由於Func2 函數體內的x 是指向外部變數n 的指標，改變該指標的內容將導致n 的值改變，所以n 的值成為10.

void Func2(int *x){(* x) = (* x) + 10;}⋯int n = 0;Func2(&n);cout << “n = ” << n << endl; // n = 10

    以下是“引用傳遞”的樣本程式。由於Func3 函數體內的x 是外部變數n 的引用，x和n 是同一個東西，改變x 等於改變n，所以n 的值成為10.

void Func3(int &x){x = x + 10;}//...int n = 0;Func3(n);cout << “n = ” << n << endl; // n = 10

對比上述三個樣本程式，會發現“引用傳遞”的性質象“指標傳遞”，而書寫方式象“值傳遞”。實際上“引用”可以做的任何事情“指標”也都能夠做，為什麼還要“引用”

    這東西？

    答案是“用適當的工具做恰如其分的工作”。

    指標能夠毫無約束地操作記憶體中的如何東西，儘管指標功能強大，但是非常危險。

    就象一把刀，它可以用來砍樹、裁紙、修指甲、理髮等等，誰敢這樣用？

    如果的確只需要借用一下某個對象的“別名”，那麼就用“引用”，而不要用“指標”，以免發生意外。比如說，某人需要一份證明，本來在檔案上蓋上公章的印子就行了，如果把取公章的鑰匙交給他，那麼他就獲得了不該有的權利。

  

★條款一：指標與引用的區別

　　指標與引用看上去完全不同（指標用操作符’*’和’->’，引用使用操作符’.’），但是它們似乎有相同的功能。指標與引用都是讓你間接引用其他對象。你如何決定在什麼時候使用指標，在什麼時候使用引用呢？

　　首先，要認識到在任何情況下都不能用指向空值的引用。一個引用必須總是指向某些對象。因此如果你使用一個變數並讓它指向一個對象，但是該變數在某些時候也可能不指向任何對象，這時你應該把變數聲明為指標，因為這樣你可以賦空值給該變數。相反，如果變數肯定指向一個對象，例如你的設計不允許變數為空白，這時你就可以把變數聲明為引用。

　　“但是，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; // 設定指標為空白值　　char& rc = *pc; // 讓引用指向空值

　　這是非常有害的，毫無疑問。結果將是不確定的（編譯器能產生一些輸出，導致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同意改正錯誤。如果你擔心這樣的代碼會出現在你的軟體裡，那麼你最好完全避免使用引用，要不然就去讓更優秀的程式員去做。我們以後將忽略一個引用指向空值的可能性。

　　因為引用肯定會指向一個對象，在C裡，引用應被初始化。

　　string& rs; // 錯誤，引用必須被初始化　　strings("xyzzy");　　string&rs = s; // 正確，rs指向s　　指標沒有這樣的限制。　　string*ps; // 未初始化的指標　　         // 合法但危險

　　不存在指向空值的引用這個事實意味著使用引用的代碼效率比使用指標的要高。因為在使用引用之前不需要測試它的合法性。

　　void printDouble(const double& rd)　　{　　　cout<< rd; // 不需要測試rd,它　　} 　　　　　 // 肯定指向一個double值　　相反，指標則應該總是被測試，防止其為空白：　　void printDouble(const double *pd)　　{　　　if (pd)　　　{// 檢查是否為NULL　　　　cout<< *pd;　　　}　　}

　　指標與引用的另一個重要的不同是指標可以被重新賦值以指向另一個不同的對象。但是引用則總是指向在初始化時被指定的對象，以後不能改變。

　　strings1("Nancy");　　strings2("Clancy");   string& rs = s1; // rs 引用 s1　　string *ps= &s1; // ps 指向 s1　　rs = s2; // rs 仍舊引用s1　　       // 但是s1的值現在是"Clancy"   ps = &s2; // ps 現在指向 s2;// s1 沒有改變

　　總的來說，在以下情況下你應該使用指標，一是你考慮到存在不指向任何對象的可能（在這種情況下，你能夠設定指標為空白），二是你需要能夠在不同的時刻指向不同的對象（在這種情況下，你能改變指標的指向）。如果總是指向一個對象並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。

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

　　vector<int>v(10); //建立整形向量（vector），大小為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作符[]返回的值

　　如果操作符[]返回一個指標，那麼後一個語句就得這樣寫：

　　*v[5] = 10;

　　但是這樣會使得v看上去象是一個向量指標。因此你會選擇讓操作符返回一個引用。（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並且不想改變其指向時，或者在重載操作符並為防止不必要的語義誤解時，你不應該使用指標。而在除此之外的其他情況下，則應使用指標。