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从Java到C++——指针与引用
从Java到C++——指针与引用
C++即有指针又有引用，而且很多时候具有相似的功能，常常容易让人混淆，着实让人头痛。用两句通俗的话说明两者本质的含意：引用就是一个变量或对象的别名（引用的本质是一个对象）；指针是一个段内存空间的地址(指向存储一个变量值的空间或一个对象的空间)；如下图所示：
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C++中的引用与指针
引用
引用是为变量或对象起的另外一个别名，定义形式：T& v; T为类型，v为变量名。使用引用时，注意以下几点：
1.引用在创建的时候必须被初始化（指针可以在任何时候赋值）
2.一旦引用初始化后，就不能改变引用所指向的变量(或对象)，一直和该变量(或对象)邦定在一起。
3.引用必须与一个确定的合法内存单元相关联。不存在NULL引用。(指针可以为NULL)
下面用例子来解释，【例1】：
void Reference() { //int &r1; //不符第1要点， 报错 Error:refercece value "r" requires an intializer //int & r2 = 100; //非const类型的引用，不能与常量邦定在一起 int i = 10; int &r3 = i; //引用r2与变量i邦定在一起，符合第1要点 cout << "初始值 i:" << i << " r3:" << r3 << endl; i = 15; //改变i的值，r3跟着改变，因为i和r3是指向同一块内存,符合第2要点 cout << "改变i i:" << i << " r3:" << r3 << endl; r3 = 20; //改变r3的值，i跟着改变，因为i和r3是指向同一块内存是，符合第2要点 cout << "改变r3 i:" << i << " r3:" << r3 << endl; int i2 = 25; r3 = i2; //并不是引用r3指向了变量i2，而是i2的值赋给了变量i(r3所指向的变量)，符合第2要点 cout << "赋值r3 i:" << i << " r3:" << r3 << " i2:" << i2 << endl; int& r4 = r3; //用引用r3指向的变量i的值初始化引用r4，所用r3,r4邦定的是同一个变量i；r3、r4、i指向同一块内存 cout << "引用r4 i:" << i << " r3:" << r3 << " r4:" << r4 << endl; Data d; Data& rData = d; //也可对对象进行引用，原理与变量一样。 cout << "d.iVal:" << d.iVal << " rData.iVal:" << rData.iVal << endl; d.iVal = 8; cout << "d.iVal:" << d.iVal << " rData.iVal:" << rData.iVal << endl; } |
结果：
初始值 i:10 r3:10
改变i i:15 r3:15
改变r3 i:20 r3:20
赋值r3 i:25 r3:25 i2:25
引用r4 i:25 r3:25 r4:25
d.iVal:0 rData.iVal:0
d.iVal:8 rData.iVal:8
我们也可以用debug模式对它进行调试，这样可以看到各个变量的内存地址，如下：
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指针
指针是指向另外一个类型的复合类型，定义形式：T* p; T为类型，p为指针变量。与引用类似，指针也实现了其它变量或对象的间接访问。使用指针变量p时，在p的前面加上*(即：*p)就是解引用符，用来访问指针所指向的对象。指针具有以下特点：
1.指针本身就是一个对象，允许对指针进行赋值和拷贝；
2.指针的生命周期内它可以先后指向几个不同的对象；
3.指针无须在定义时赋初值；
4.与内置类型一样，如果指针没有初始化，将指向一个不确定的值；
5.不能定义指向引用的指针(因为引用不是对象，没有实际的地址)。
【例2】
void TestPointer() { double* p1; //定义一个指向double类型的指针p1，指针未被初始化，可能指向任意一个地址 double dVal1 = 2; p1 = &dVal1; //给指针p1赋值, &是取地址符,也就是把dVal1的地址赋给p1 cout << "p1:" << p1 << " *p1:" << *p1 << endl; //*是解引用符，*p1也就是获取指针p1所指向的变量dVal1的值 double* p2 = p1; //定义指针p2，同时将p1的值赋给p2，这时p1和p2指向同一个地址 cout << "p1:" << p1 << " p2:" << p2 << " *p1:" << *p1 << " *p2:" << *p2 << endl; } |
结果：
p1:001AF6B8
*p1:2
p1:001AF6A8 p2:001AF6A8 *p1:5 *p2:5
我们也可以用debug模式对它进行调试，这样可以看到各个变量的内存地址，如下：
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指针的值的状态
指针的值(即地址)应是下面四种状态之一：
1.指向一个对象(或内置类型变量)；
2.指向紧邻对象所占空间的下一个位置；
3.空指针，意味着没有指向任何对象；
4.无效指针，也就是以上情况之外的其它值。
举例解释【例3】
void TestPointer2() { short sInt = 65; short *sP; //状态4，未被初始化，无效指针 //cout << sP << endl; //错误，将报异常：The variable ‘sP‘ is being used without being initialized. sP = &sInt; //状态1，指向变量ch cout << "cP:" << sP << " *cP:" << *sP << endl; sP ++; //状态2，指向变量sInt所在地址的下一个地址 cout << "cP:" << sP << endl; sP = NULL; //状态3，空指针 cout << "cP:" << sP << endl; } |
结果：
cP:0037FD54 *cP:65
cP:0037FD56
cP:00000000
易错点
对于初学者或是从其它语言转向c++的人来说，指针和引用这部分比较难，我觉得主要有以下几点，也是大家需要注意的：
1.&符号的多意性(多个用途)
&即用在引用也用在指针。定义引用变量，一般在“=”的左侧，在类型后加&符号(如果是在一行内定义多个引用，则每个变量名前加&)；表示取变量地址，一般在“=”的右侧用于给指针赋值，&在变量名前面。
void TestSymbol() { int nVal1 = 5; int nVal2 = 6; int nVal3 = 9; int& rVal1 = nVal1; //定义引用 int &rVal2 = nVal2, &rVal3 = nVal3; //定义引用 cout << "rVal1:" << rVal1 << " rVal2:" << rVal2 << " rVal3:" << rVal3 << endl;
int *p1, *p2, *p3; p1 = &nVal1; //取nVal1的地址，给p1赋值 p2 = &nVal2, p3 = &nVal3; //取nVal2, nVal3地址，分别给p2、p3赋值 cout << "*p1:" << *p1 << " *p2:" << *p2 << " *p3:" << *p3 << endl; } |
2.引用和指针的定义
一行内定义多个引用，每个引用前都要加&；一行内定义多个指针，每个引用前都要加*。引用的类型要和它所邦定的变量或对象匹配；指针的类型要和它所指向的变量或对象匹配。
void ReferencePointer() { int nVal1 = 10; int nVal2 = 20; int &rVal1 = nVal1, &rVal2 = nVal2; cout << "rVal1:" << rVal1 << " rVal2:" << rVal2 << endl; int *p1 = &nVal1, *p2 = &nVal2, *p3 = &nVal2; //p2和p3指向同一个地址 cout << "*p1:" << *p1 << " *p2:" << *p2 << endl; double dVal = 10.125; //double& rDVal = nVal1; //类型不匹配，编译错误 //double *p = &nVal1; //类型不匹配，编译错误 } |
结果：
rVal1:10 rVal2:20
*p1:10 *p2:20