指针和引用的理解

指针和引用是C/C++中两个非常重要的概念,这两天看了下“指针”和“引用”的wikipedia词条,对他们有了一些新的认识,这里记录下个人的理解和想法,也可以引申到其他语言。

指针

我们都知道*p表示指针
但其实这个*符号是有两种意义的,两种不同的意义。

  1. 在定义变量的时候,*表示这是一个指针,它只是一个标识符,表示这是一个指针变量
  2. 在其他时候,非定义语句中,*是解引用运算符 ——用来解出变量指向的那个地址的值
    eg.
   int a = 10;
   int *p = &a; // 这里*只是一个标识符,标识p是一个“指针变量”,p的值为a的地址(&a为取地址,注意c里面没有“引用”的概念)
   int function test(*p)
   {
   }
   test(&a);
   //这里的*p是解引用运算符,表示p这个“指针变量”指向的值。

综上,注意*p中的*是解引用运算符,表示p这个指针变量所指向的值,比如int *p=&a,那这个*p就是一个普通的整型变量,跟普通的整型变量没什么区别,一样使用方式。也就是说看到*p的时候就当做一个普通变量一样使用就行了。

“指针变量”这个词指的是 p,是一个内存地址。指针是一个变量,变量值为一个内存地址,*p解引用取出这个内存地址上保存的值。

举个例子,做个比较:
int a; //定义一个变量a,用于保存一个int类型。
int * b; //定义一个指针变量b,用于保存一个地址,这个地址所保存的数据应该是int类型。

  • p*p的关系是什么?

我们有一个指针变量pp表示地址*p表示值。

例如,给指针赋值,接着上面的例子:
b=&a; //把变量a的地址赋值给b。"&"操作是取变量的地址。
这里地址就是赋给b而不是*b,因为b表示地址而*b表示地址存储的变量。
继续举例:
int * c; //我们又定义一个指针c
c=b; //将b的值赋值给c,上面已经知道b是指针,它的值是a的地址,那么现在c 的值和b一样,也是个a的地址。

  • 指针有什么用?
    比方说,我们有个函数,如下:
int add(int x){

return (x+1); //把输入的值加1并返回结果。

}

好了,应用的时候是这样的:

{

int a=1;

a=add(a); //add函数返回的是a+1

//现在 a等于2

}

很简单吧,就是把a都累加一次。

用指针怎么写:

void add(int *y){ //给入的是一个int指针,是一个地址。

*y = *y + 1; //* 是指引用 这个地址所保存的变量

//这条语句的意思就是,把这个地址里的值加1,然后放回这个地址。

}

把这个函数用起来:

{

int a=1;

add(&a); //把a的地址传到函数里

//add函数,就是把a的值加1,再放回到变量a里。

//现在a等于2

}
  • 为什么要使用指针?

函数的参数传递都是值传递,也就是会把变量复制一份传递,这样如果数据比较大,效率很低,而使用指针传递的话,只需要复制一个内存地址传递(指针也是一个值),效率很高很快,可以节省时间和空间。

  • 为什么空指针很危险?

我们知道,一个变量要赋值后才能用,指针也是一样。指针不赋值(不给定地址)就拿来用,是不是也要出错。这个就是空指针。一般把指针赋值为Null,就是表明这个指针是空的,不能用。所以程序中一定要经常判别指针不是Null才能用。


引用

所谓引用的概念,在 C里面是没有的,是C++提出的概念,因为指针不安全,容易错误使用,产生内存问题。
java不支持使用指针,c++支持有限的使用指针(为了保持对c的兼容)
他们提供了引用用来代替指针的功能。

注意:在C中没有引用的概念,&在C里面只表示取地址。

所谓引用,可以理解为变量的“别名”
指针是最简单的引用。

引用的用法类似指针:
eg.

    int a = 10;
    int &b = a; //这里b就是变量a的一个引用,相当于a的别名。
    //指针和引用都是对变量的,无法对常量引用,而虽然可以对常量建立指针不过没什么意义。

引用与指针的区别------wikipedia
对于同时支持引用与指针的C/C++,两类数据型的区别有:

  • 指针可以重新赋值,而引用在初始化绑定后就不能再绑定到其他对象。
  • 指针对象有它自己的内存地址与内存长度,而引用与它指向的对象具有相同的内存地址、内存长度。因此,可以把引用看作是被指向对象的另一个名字。
  • 指针可以指向另一指针,因此允许多层的指针间址(indirection);而引用只允许到对象的一层间址,不允许“引用的引用”。
  • 指针可以直接赋值为NULL,引用不能。当然,可以费劲办法把引用绑定到内存的NULL上,但这并不实用。
  • 指针可以在数组上遍历(iterate),引用不能。
  • 指针需要用运算符*来解引用(dereference)以访问它所指向的内存的内容;引用需要显式的解引用。指向类/结构的指针访问成员变量/成员函数需要用运算符->而引用使用运算符.来访问成员。
  • 指针是一个变量,保存了内存地址;而C/C++标准都没有明说引用是如何实现的。实际上,几乎所有C/C++编译器把引用作为一个隐式的指针来实现。
  • 指针可以成为数组的成员类型,即指针数组;但引用不可以作为数组的成员类型,即不存在“引用数组”。
  • const引用可以绑定到临时对象;而指针不能(例如,int *y = 12;编译出错)。按照C++11语法,const左值引用可以绑定到一切对象,包括const左值对象,非const左值对象,const临时对象,非const临时对象;右值引用当然可以绑定到临时对象。

参考:

维基百科 - 指针
维基百科 - 引用

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