簡單談?wù)凜++ 中指針與引用
指針和引用形式上很好區(qū)別,但是他們似乎有相同的功能,都能夠直接引用對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行直接的操作。但是什么時(shí)候使用指針?什么時(shí)候使用引用呢?這兩者很容易混淆,在此我詳細(xì)介紹一下指針和引用,力爭將最真實(shí)的一面展現(xiàn)給大家。如果我噴得不夠好,希望嘴下留情、手下留命,還請(qǐng)指點(diǎn)一二;如果感覺還不錯(cuò),請(qǐng)大家鼓掌。
指向不同類型的指針的區(qū)別在于指針類型可以知道編譯器解釋某個(gè)特定地址(指針指向的地址)中的內(nèi)存內(nèi)容及大小,而void*指針則只表示一個(gè)內(nèi)存地址,編譯器不能通過該指針?biāo)赶驅(qū)ο蟮念愋秃痛笮?,因此想要通過void*指針操作對(duì)象必須進(jìn)行類型轉(zhuǎn)化。
★ 相同點(diǎn):
1. 都是地址的概念;
指針指向一塊內(nèi)存,它的內(nèi)容是所指內(nèi)存的地址;
引用是某塊內(nèi)存的別名。
★ 區(qū)別:
1. 指針是一個(gè)實(shí)體,而引用僅是個(gè)別名;
2. 引用使用時(shí)無需解引用(*),指針需要解引用;
3. 引用只能在定義時(shí)被初始化一次,之后不可變;指針可變;
引用“從一而終” ^_^
4. 引用沒有 const,指針有 const,const 的指針不可變;
5. 引用不能為空,指針可以為空;
6. “sizeof 引用”得到的是所指向的變量(對(duì)象)的大小,而“sizeof 指針”得到的是指針本身(所指向的變量或?qū)ο蟮牡刂罚┑拇笮。?br />
typeid(T) == typeid(T&) 恒為真,sizeof(T) == sizeof(T&) 恒為真,但是當(dāng)引用作為類成員名稱時(shí),其占用空間與指針相同4個(gè)字節(jié)(沒找到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定)。
7. 指針和引用的自增(++)運(yùn)算意義不一樣;
★ 聯(lián)系
1. 引用在語言內(nèi)部用指針實(shí)現(xiàn)(如何實(shí)現(xiàn)?)。
2. 對(duì)一般應(yīng)用而言,把引用理解為指針,不會(huì)犯嚴(yán)重語義錯(cuò)誤。引用是操作受限了的指針(僅容許取內(nèi)容操作)。
引用是C++中的概念,初學(xué)者容易把引用和指針混淆一起。一下程序中,n 是m 的一個(gè)引用(reference),m 是被引用物(referent)。
int m;
int &n = m;
n 相當(dāng)于m 的別名(綽號(hào)),對(duì)n 的任何操作就是對(duì)m 的操作。例如有人名叫王小毛,他的綽號(hào)是“三毛”。說“三毛”怎么怎么的,其實(shí)就是對(duì)王小毛說三道四。所以n 既不是m 的拷貝,也不是指向m 的指針,其實(shí)n 就是m 它自己。
引用的一些規(guī)則如下:
(1)引用被創(chuàng)建的同時(shí)必須被初始化(指針則可以在任何時(shí)候被初始化)。
(2)不能有NULL 引用,引用必須與合法的存儲(chǔ)單元關(guān)聯(lián)(指針則可以是NULL)。
(3)一旦引用被初始化,就不能改變引用的關(guān)系(指針則可以隨時(shí)改變所指的對(duì)象)。
以下示例程序中,k 被初始化為i 的引用。語句k = j 并不能將k 修改成為j 的引用,只是把k 的值改變成為6.由于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;
上面的程序看起來象在玩文字游戲,沒有體現(xiàn)出引用的價(jià)值。引用的主要功能是傳遞函數(shù)的參數(shù)和返回值。
指針能夠毫無約束地操作內(nèi)存中的如何東西,盡管指針功能強(qiáng)大,但是非常危險(xiǎn)。
就象一把刀,它可以用來砍樹、裁紙、修指甲、理發(fā)等等,誰敢這樣用?
如果的確只需要借用一下某個(gè)對(duì)象的“別名”,那么就用“引用”,而不要用“指針”,以免發(fā)生意外。比如說,某人需要一份證明,本來在文件上蓋上公章的印子就行了,如果把取公章的鑰匙交給他,那么他就獲得了不該有的權(quán)利。
指針與引用,在More Effective C++ 的條款一有詳細(xì)講述,我給你轉(zhuǎn)過來
條款一:指針與引用的區(qū)別
指針與引用看上去完全不同(指針用操作符‘*'和‘->',引用使用操作符‘。'),但是它們似乎有相同的功能。指針與引用都是讓你間接引用其他對(duì)象。你如何決定在什么時(shí)候使用指針,在什么時(shí)候使用引用呢?
首先,要認(rèn)識(shí)到在任何情況下都不能用指向空值的引用。一個(gè)引用必須總是指向某些對(duì)象。因此如果你使用一個(gè)變量并讓它指向一個(gè)對(duì)象,但是該變量在某些時(shí)候也可能不指向任何對(duì)象,這時(shí)你應(yīng)該把變量聲明為指針,因?yàn)檫@樣你可以賦空值給該變量。相反,如果變量肯定指向一個(gè)對(duì)象,例如你的設(shè)計(jì)不允許變量為空,這時(shí)你就可以把變量聲明為引用。
“但是,請(qǐng)等一下”,你懷疑地問,“這樣的代碼會(huì)產(chǎn)生什么樣的后果?”
這是非常有害的,毫無疑問。結(jié)果將是不確定的(編譯器能產(chǎn)生一些輸出,導(dǎo)致任何事情都有可能發(fā)生),應(yīng)該躲開寫出這樣代碼的人除非他們同意改正錯(cuò)誤。如果你擔(dān)心這樣的代碼會(huì)出現(xiàn)在你的軟件里,那么你最好完全避免使用引用,要不然就去讓更優(yōu)秀的程序員去做。我們以后將忽略一個(gè)引用指向空值的可能性。
因?yàn)橐每隙〞?huì)指向一個(gè)對(duì)象,在C++里,引用應(yīng)被初始化。
string& rs; // 錯(cuò)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(xiǎn)
不存在指向空值的引用這個(gè)事實(shí)意味著使用引用的代碼效率比使用指針的要高。因?yàn)樵谑褂靡弥安恍枰獪y(cè)試它的合法性。
void printDouble(const double& rd) { cout << rd; // 不需要測(cè)試rd,它 } // 肯定指向一個(gè)double值
相反,指針則應(yīng)該總是被測(cè)試,防止其為空:
void printDouble(const double *pd) { if (pd) { // 檢查是否為NULL cout << *pd; } }
指針與引用的另一個(gè)重要的不同是指針可以被重新賦值以指向另一個(gè)不同的對(duì)象。但是引用則總是指向在初始化時(shí)被指定的對(duì)象,以后不能改變。
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, // 但是 s1的值現(xiàn)在是 // "Clancy" ps = &s2; // ps 現(xiàn)在指向 s2; // s1 沒有改變
總的來說,在以下情況下你應(yīng)該使用指針,
一是你考慮到存在不指向任何對(duì)象的可能(在這種情況下,你能夠設(shè)置指針為空),
二是你需要能夠在不同的時(shí)刻指向不同的對(duì)象(在這種情況下,你能改變指針的指向)。如果總是指向一個(gè)對(duì)象并且一旦指向一個(gè)對(duì)象后就不會(huì)改變指向,那么你應(yīng)該使用引用。
還有一種情況,就是當(dāng)你重載某個(gè)操作符時(shí),你應(yīng)該使用引用。
最普通的例子是操作符[].這個(gè)操作符典型的用法是返回一個(gè)目標(biāo)對(duì)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(gè)在標(biāo)準(zhǔn)C庫中的一個(gè)模板(見條款35)
v[5] = 10; // 這個(gè)被賦值的目標(biāo)對(duì)象就是操作符[]返回的值
如果操作符[]返回一個(gè)指針,那么后一個(gè)語句就得這樣寫:
*v[5] = 10;
但是這樣會(huì)使得v看上去象是一個(gè)向量指針。因此你會(huì)選擇讓操作符返回一個(gè)引用。(這有一個(gè)有趣的例外,參見條款30)
當(dāng)你知道你必須指向一個(gè)對(duì)象并且不想改變其指向時(shí),或者在重載操作符并為防止不必要的語義誤解時(shí),你不應(yīng)該使用指針。而在除此之外的其他情況下,則應(yīng)使用指針假設(shè)你有
void func(int* p, int&r); int a = 1; int b = 1; func(&a,b);
指針本身的值(地址值)是以pass by value進(jìn)行的,你能改變地址值,但這并不會(huì)改變指針?biāo)赶虻淖兞康闹担?br />
p = someotherpointer; //a is still 1
但能用指針來改變指針?biāo)赶虻淖兞康闹担?br />
*p = 123131; // a now is 123131
但引用本身是以pass by reference進(jìn)行的,改變其值即改變引用所對(duì)應(yīng)的變量的值
r = 1231; // b now is 1231
盡可能使用引用,不得已時(shí)使用指針。
當(dāng)你不需要“重新指向”時(shí),引用一般優(yōu)先于指針被選用。這通常意味著引用用于類的公有接口時(shí)更有用。引用出現(xiàn)的典型場(chǎng)合是對(duì)象的表面,而指針用于對(duì)象內(nèi)部。
上述的例外情況是函數(shù)的參數(shù)或返回值需要一個(gè)“臨界”的引用時(shí)。這時(shí)通常最好返回/獲取一個(gè)指針,并使用 NULL 指針來完成這個(gè)特殊的使命。(引用應(yīng)該總是對(duì)象的別名,而不是被解除引用的 NULL 指針)。
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