C语言_指针和引用的区别

指针和引用的区别

0、前言

最近学习严老师的数据结构，发现很多函数声明时都会使用到引用，首先呢，我们要说的是，“引用”是C++中的概念，因为我没接触过C++，所以只能简单地看来看两者的区别。

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1、指针、指针变量和引用

首先，我们先来看看指针、指针变量和引用的概念。

指针：即内存地址。

指针变量：存放内存地址的变量，即指针变量的值为指针。

引用：某块内存的“别名”，给一个已经存在的变量起一个“别名”。

注意：

1. 不同类型的指针变量所占用存储空间是相同的，32位机用4字节存储地址，因此，32位的指针变量所占空间为4字节；64位则为8字节。
2. 引用不是新定义了一个变量，而是给变量取“别名”，因此，引用变量和引用的变量共用一块内存空间，编译器并不会为引用变量开辟新的内存空间。

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2、指针变量和引用变量的定义

指针变量的定义：

int num = 18;
int* p = #	//指针变量p的值就是num的内存地址

引用变量的定义：

//引用是C++中的概念！！！
int num = 18;
int &r = num;	//引用变量r就相当于num的“别名”

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的，即变量是int型，则引用变量也必须是int型。

这一点倒是和指针很相似，关于指针类型和变量类型不兼容的问题，可以看《C语言_地址与指针类型不兼容造成的影响》)。

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3、引用的用途

引用的主要用途：修饰函数的形参和返回值。

在C++中，函数的参数和返回值的传递方式有三种，分别为值传递、指针传递和引用传递。其中，引用具有指针的效率，又具有变量使用的方便性和直观性。

实际上引用可以做的事，指针都可以做，那为何还需要“引用”呢?

引用体现了最小特权原则，即给予程序元素完成其功能的最小权限，指针能够毫无约束的操作内存中的任何东西，功能很强大，但也很危险。

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4、引用和指针的区别

上面说了，引用可以做的事，指针都可以做，但是两者还是存在一定区别的。

1. 初始化：引用在定义时必须初始化；指针则没有要求（尽量初始化，防止野指针）。
2. 引用在初始化引用一个实体后，就不能再引用其它实体；而指针可以在任意时候指向一个同类型实体。
3. 没有NULL引用，但是有NULL指针（空指针）。
4. 占用空间不同：使用sizeof()函数，引用结果为引用类型的大小；指针始终是地址空间的大小，即32位机4字节，64位机8字节。
5. 引用自加即引用的实体增加1，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小。
6. 有多级指针，但没有多级引用。
7. 访问实体的方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器帮我们处理。
8. 引用比指针使用起来相对安全（只是相对，不是绝对）。

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5、引用的底层原理

引用一般都是通过指针来实现的，只不过编译器帮我们完成了转换。

我没学过汇编语言，但是我咨询了我的舍友大佬，他们通过编译器调试观察反汇编语言发现，引用和指针的反汇编语言是一样的，就是编译器帮我们完成了转换。

底层实现：引用通过指针实现，定义一个引用类型的变量相当于定义于一个指针类型的变量。

注意，引用是”别名“，不是指针，并没有发生拷贝，我们可以认为“引用”是“简单版的指针”。

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6、代码示例

6.1、示例程序1

#include "stdio.h"

void modifyNumByPoint(int *p);

void modifyNumByReference(int &r);

int main() {
    int num01 = 18;
    int *p = &num01;
    printf("num01 = %d\n", num01);
    modifyNumByPoint(p);
    printf("modifyNumByPoint--num01 = %d\n", num01);
    printf("==========================\n");
    int num02 = 20;
    int &r = num02;
    printf("num02 = %d\n", num02);
    modifyNumByReference(r);
    printf("modifyNumByReference--num02 = %d\n", num02);

}

void modifyNumByPoint(int *p) {
    (*p)++;
}

void modifyNumByReference(int &r) {
    r++;
}

结果：
num01 = 18
modifyNumByPoint--num01 = 19
==========================
num02 = 20
modifyNumByReference--num02 = 21

6.2、示例程序2

如果是在子函数内修改主函数的一级指针，一般在数据结构中用得比较多，如链表等等，则可如下定义：

//引用
void modifyByReference(int *&){
    p = ……;
    ……
}

//指针
void modifyByPoint(int **p){
    *p = ……;
    ……
}

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注：如有错误，敬请指正！！！