指针、值和引用

1. 指针和引用

1.1 指针和引用概述

1.1.1 指针

对于char* ptr，ptr为指向char的指针，即char*类型的变量ptr保存的是一个char对象的地址，而char可加限定c词const、volatile等。（char可换为其他类型）

如下所示，p中存储的是c的地址，c中存储的是‘A’字符

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char c = 'A';
char* p = &c;

通过*可取p所指向的内容，通过&可取p的地址，即：

*p == c的内容 == 'A'
p == c的地址 == &c
&p == p的地址

1.1.2 引用

引用相当于一个对象的别名，主要用于函数参数和返回值类型。int&表示对int类型的引用（int可换为其他类型）

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int i = 1;
int& r = i;	// r指向了i的空间，此时对i和r的操作将是相同的
i = 2;
cout << r << endl;	// 输出 2
r = 3;
cout << i << endl;	// 输出 3

可以认为引用就是将 i 和 r 相关联（绑定）了，使得 i 和 r 代表了相同的一块空间

1.1.3 引用与指针的区别

引用一旦指向某一对象就不可更改： 如上面程序，引用后的 r 就和普通的整形变量没有什么区别（若不考虑 i 的存在，完全可以把int i = 1; int& r = i;当成int r = 1;来看待）。引用即是将两个变量进行了绑定，而指针仅仅是存储了指向内存的地址，所以通过引用名（如r）可以直接访问指向的内存，而通过指针名（如p）却只能访问到地址，要通过（如*p）才能访问到地址所指的内存¹
对引用的操作将与所指对象同步，而不是像操作指针一样会改变指针的指向：
如引用的++操作将直接使得指向内容+1，而指针的++会让指针指向下一个地址。如int i = 1; int& r = i; int* p = &r;此时 r 和 p 都指向了 i 所在的空间，但其意义是完全不同的，p是开辟了一个内存来存储 i 的地址，而 r 就是 i
引用不可以为空，但指针可以为空： 正因如此指针在使用前都需要进行判空操作，而引用变量若不进行初始化甚至无法通过编译

虽说引用和指针有许多区别，但两者在本质上是相同的，可以根据汇编代码看出：

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//引用int& ref = i; 
8048727: 8d 44 24 1c			lea 0x1c(%esp), %eax		// esp寄存器里的变量i的地址传给eax
804872b: 89 44 24 18			mov %eax, 0x18(%esp)		// 将寄存器eax中的内容（i的地址）传给寄存器中的变量ref
//指针int* p = &i;
8048777: 8d 44 24 1c        	lea 0x1c(%esp), %eax		// esp寄存器里的变量i的地址传给eax
804877b: 89 44 24 10    		mov %eax, 0x10(%esp) 		// 将寄存器eax中的内容（i的地址）传给寄存器中的变量p

引用和指针在汇编上的实现是完全相同的，即是说引用的本质其实就是指针，只是比指针更加安全。

1.1.4 const关键字

引用和const指针是不是几乎是相同的呢？引用的本质其实就是指针，只是在指针上增加了一些规则，使得它更加安全。实际上，若不考虑赋空值，那么：

引用 type& x 等于 const指针 const type* x
const引用 const type& x 等于指向const的const指针 const type* const x

1.2 值传递、指针传递、引用传递

1.2.1 值传递

值传递是形参对实参的拷贝，即将实参赋值到了形参上，改变形参的值并不会影响外部实参的值。从被调用函数的角度来说，值传递是单向的，参数的值只能传入，不能传出。当函数内部需要修改参数，并且不希望这个改变影响调用者时，采用值传递。²

1.2.2 指针传递

形参为指向实参地址的指针，当对形参的指向操作时，就相当于对实参本身进行的操作，但对于形参的操作并不会改变实参的值（改变形参存储的地址不会改变实参的指向），因为指针传递的本质也是值的传递（将指针变量存储的地址复制给形参的变量）

1.2.3 引用传递

形参相当于是实参的“别名”，对形参的操作其实就是对实参的操作，在引用传递过程中，被调函数的形式参数虽然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。