C/C++中引用和指针的联系与区别

C/C++中引用和指针的联系与区别

为什么C/C++语言要使用指针？

1、每种编程语言都会使用指针，C++将指针暴露给用户（程序员），而JAVA和C#等语言将指针隐藏起来了。
2、指针能够有效的表示数据结构；
3、能动态分配内存，实现内存的自由管理
4、方便使用字符串和高效使用数组
5、指针直接与数据的储存地址有关，比如：值传递不如地址传递高效，因为值传递先从实参的地址中取出值，再赋值给形参代入函数计算；而指针则把形参的地址直接指向实参地址，使用时直接取出数据，效率提高，特别在频繁赋值等情况下（注意：形参的改变会影响实参的值！）

引用与指针的区别？

先用通俗易懂的话介绍一下：
指针-对于一个类型T，T就是指向T的指针类型，也即一个T类型的变量能够保存一个T对象的地址，而类型T是可以加一些限定词的，如const、volatile等等。见下图，所示指针的含义：

引用-引用是一个对象的别名，主要用于函数参数和返回值类型，符号X&表示X类型的引用。见下图，所示引用的含义：

1. 指针可以修改其指向地址的值，也可以指向其他地址；而引用总是指向初始化时被指定的对象，但可以修改对象的值
2. 从内存分配上看，程序为指针变量分配内存区域，而不为引用分配内存区域，因为引用声明时必须初始化，从而指向一个已经存在的对象。引用不能指向空值。
3. 从编译上看，程序在编译时分别将指针和引用添加到符号表上，符号表上记录的是变量名及变量所对应的地址。指针变量在符号表上对应的地址值为指针变量的地址值，而引用在符号表上对应的地址值为引用对象的地址值。符号表生成后就不会再改，因此指针可以改变指向的对象（指针变量中的值可以改），而引用对象不能改。这是使用指针不安全而使用引用安全的主要原因。从某种意义上来说引用可以被认为是不能改变地址的指针。
4. 不存在指向空值的引用这个事实，意味着使用引用的代码效率比使用指针的要高。因为在使用引用之前不需要测试它的合法性。相反，指针则应该总是被测试，防止其为空。
5. 理论上，对于指针的级数没有限制，但是引用只能是一级。如下：
   int** p1; // 合法。指向指针的指针
   int*& p2; // 合法。指向指针的引用
   int&* p3; // 非法。指向引用的指针是非法的
   int&& p4; // 非法。指向引用的引用是非法的
   注意上述读法是从左到右。

总之，可以归结为"指针指向一块内存，它的内容是所指内存的地址；而引用则是某块内存的别名，引用不改变指向。"

特别的const

int main()
{
    int i= 0;
    int j=1;
    //常量引用，指向的地址的内容是个常量，不可以修改，即i的值不可以修改
    const int &r = i  ;
    
    //常量指针,p指针的地址可修改，但无法修改指向地址的内容，*p不可修改，即p指针不可以修改j的值，但可以指向i的地址
    const int* p=&j;
    p = &i;

    //指针常量，q指向的地址不可修改，可以修改指向地址的内容，*q可以修改，即q指针只能指向j的地址，但可以修改j的值
    int* const q = &j;
    *q=5;
    
    //常量指针常量，w指向的地址和内容都不可修改，即w和*w均不可修改
    const int* const w = &j;
    
    cout<<j<<endl;
    cout<<i<<endl;
    return 0;
}

指针传递和引用传递

1. 指针传递参数本质上是值传递的方式，他所传递的是一个地址值。值传递过程中，被调函数的形式参数作为被调函数的局部变量处理，即在栈中开辟了内存空间以存放由主调函数放进来的实参的值，从而成为了实参的一个副本。值传递的特点是被调函数对形式参数的任何操作都是作为局部变量进行，不会影响主调函数的实参变量的值。
2. 引用传递过程中，被调函数的形式参数也作为局部变量在栈中开辟了内存空间，但是这时存放的是由主调函数放进来的实参变量的地址。被调函数对形参的任何操作都被处理成间接寻址，即通过栈中存放的地址访问主调函数中的实参变量。正因为如此，被调函数对形参做的任何操作都影响了主调函数中的实参变量。

引用传递和指针传递是不同的，虽然它们都是在被调函数栈空间上的一个局部变量，但是任何对于引用参数的处理都会通过一个间接寻址的方式操作到主调函数中的相关变量。而对于指针传递的参数，如果改变被调函数中的指针地址，它将影响不到主调函数的相关变量。如果想通过指针参数传递来改变主调函数中的相关变量， 那就得使用指向指针的指针，或者指针引用。

总结

最后，总结一下指针和引用的相同点和不同点：
★相同点：

1. 都是地址的概念；
   指针指向一块内存，它的内容是所指内存的地址；而引用则是某块内存的别名。
   ★不同点：
2. 指针是一个实体，而引用仅是个别名；
3. 引用只能在定义时被初始化一次，之后不可变；指针可变；引用“从一而终”，指针可以“见异思迁”；
4. 引用没有const，指针有const，const的指针不可变；
   具体指没有int& const a这种形式，而const int& a是有的，前者指引用本身即别名不可以改变，这是当然的，所以不需要这种形式，后者指引用所指的值不可以改变）
5. 引用不能为空，指针可以为空；
6. “sizeof 引用”得到的是所指向的变量(对象)的大小，而“sizeof 指针”得到的是指针本身的大小4
7. 指针和引用的自增(++)运算意义不一样；
8. 引用是类型安全的，而指针不是 (引用比指针多了类型检查）

传值、传地址、传引用的区别

1.传值

这种传递方式中，实参和形参是两个不同的地址空间，参数传递的实质是将原函数中的变量值，复制到形参所在的存储空间，形参的地址空间在函数执行完毕后，会被回收掉。函数对形参的操作，不会影响实参的值。

2.传地址

这种传递方式中，实参是变量的地址，形参是指针类型的变量，在函数中对指针变量的操作，就是对实参进行操作。

3.传引用

这种传递方式中，形参是引用类型变量，其实就是实参的一个别名，在被调用函数中，对引用变量的所有操作等价于对实参的操作。

哪种更高效？

在内置类型当中三种传递方式的效率差不多；
在自定义类型中，传引用效率更加高效，因为没有对形参进行一次拷贝