C++是在C語言的基礎(chǔ)上發(fā)展來的秸滴。C++除了有C語言的指針外，還增加一個新的概念——引用募判，初學者容易把引用和指針混淆一起荡含，面試或者筆試經(jīng)常被考到。

要弄清楚這兩個概念届垫，先從變量說起释液。

一：變量的形式

什么是變量呢？變量（variable）的定義在計算機科學中到底是如何定義的装处？然后variable到底是在內(nèi)存中如何存儲值的呢误债？那么跟著上面的問題，我們來一一的解答符衔。

首先最重要的找前，變量的定義，當你申明一個變量的時候判族，計算機會將指定的一塊內(nèi)存空間和變量名進行綁定躺盛；這個定義很簡單，但其實很抽象形帮，例如：int x = 5; 這是一句最簡單的變量賦值語句了槽惫， 我們常說“x等于5”，其實這種說法是錯誤的辩撑，x僅僅是變量的一個名字而已界斜，它本身不等于任何值的。這條語句的正確翻譯應(yīng)該是：“將5賦值于名字叫做x的內(nèi)存空間”合冀，其本質(zhì)是將值5賦值到一塊內(nèi)存空間各薇，而這個內(nèi)存空間名叫做x。切記：x只是簡單的一個別名而已，x不等于任何值峭判。其圖示如下：

?變量在內(nèi)存中的操作其實是需要經(jīng)過2個步驟的：

1）找出與變量名相對應(yīng)的內(nèi)存地址开缎。

2）根據(jù)找到的地址，取出該地址對應(yīng)的內(nèi)存空間里面的值進行操作林螃。

二：指針

首先介紹到底什么是指針奕删？指針變量和任何變量一樣，也有變量名疗认，和這個變量名對應(yīng)的內(nèi)存空間完残，只是指針的特殊之處在于：指針變量相對應(yīng)的內(nèi)存空間存儲的值恰好是某個內(nèi)存地址。這也是指針變量區(qū)別去其他變量的特征之一横漏。例如某個指針的定義如下：

intx=5;

int*ptr=&x;

ptr即是一個指正變量名谨设。通過指針獲取這個指針指向的內(nèi)存中的值稱為dereference，間接引用绊茧。

其相對于內(nèi)存空間的表示如下：

使用指針的優(yōu)點和必要性：

? ??指針能夠有效的表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)铝宵；

? ??能動態(tài)分配內(nèi)存，實現(xiàn)內(nèi)存的自由管理华畏；

? ??能較方便的使用字符串；

? ??便捷高效地使用數(shù)組

? ??指針直接與數(shù)據(jù)的儲存地址有關(guān)尊蚁，比如：值傳遞不如地址傳遞高效，因為值傳遞先從實參的地址中取出值，再賦值給形參代入函數(shù)計算缴渊；而指針則把形參的地址直接指向?qū)崊⒌刂范以铮褂脮r直接取出數(shù)據(jù)，效率提高琴锭，特別在頻繁賦值等情況下（注意：形參的改變會影響實參的值Ｎ酢）

三：引用

引用是C++引入的新語言特性，是C++常用的一個重要內(nèi)容之一决帖。

引用（reference）在C++中也是經(jīng)常被用到厕九，尤其是在作為函數(shù)參數(shù)的時候，需要在函數(shù)內(nèi)部修改更新函數(shù)外部的值的時候地回，可以說是引用場景非常豐富扁远。正確、靈活地使用引用刻像，可以使程序簡潔畅买、高效。

我在工作中發(fā)現(xiàn)细睡，許多人使用它僅僅是想當然谷羞，只是知道怎么應(yīng)用而已，而不去具體分析這個reference溜徙。

在某些微妙的場合湃缎，很容易出錯犀填，究其原由，大多因為沒有搞清本源雁歌。

下面我就來簡單的分析一下這個reference宏浩。首先我們必須明確的一點就是：reference是一種特殊的pointer。從這可以看出reference在內(nèi)存中的存儲結(jié)構(gòu)應(yīng)該跟上面的指針是一樣的靠瞎，也是存儲的一塊內(nèi)存的地址比庄。例如reference的定義如下：

intx=5;

int&y=x;

引用就是某一變量（目標）的一個別名，對引用的操作與對變量直接操作完全一樣乏盐。

　　引用的聲明方法：類型標識符 &引用名=目標變量名佳窑；

上面的代碼，定義了引用y父能，它是變量x的引用神凑，別名，這樣子何吝，目標變量有兩個名稱溉委，即該目標原名稱和引用名，且不能再把該引用名作為其他變量名的別名爱榕。

四瓣喊、引用和指針有什么區(qū)別？

（1）指針：指針是一個變量黔酥，只不過這個變量存儲的是一個地址藻三，指向內(nèi)存的一個存儲單元；而引用跟原來的變量實質(zhì)上是同一個東西跪者，只不過是原變量的一個別名而已棵帽。如：

inta=1;int*p=&a;

inta=1;int&b=a;

? ??上面定義了一個整形變量和一個指針變量p，該指針變量指向a的存儲單元渣玲，即p的值是a存儲單元的地址逗概。

而下面2句定義了一個整形變量a和這個整形a的引用b，事實上a和b是同一個東西柜蜈，在內(nèi)存占有同一個存儲單元仗谆。

(2) ?引用不可以為空，當被創(chuàng)建的時候淑履，必須初始化隶垮，初始化后就不會再改變了；而指針可以是空值秘噪，可以在任何時候被初始化狸吞，指針的值在初始化后可以改變，即指向其它的存儲單元。

(3)可以有const指針蹋偏，但是沒有const引用便斥；

(4)指針可以有多級，但是引用只能是一級（int **p威始；合法 而 int &&a是不合法的）

(5)”sizeof引用”得到的是所指向的變量(對象)的大小枢纠，而”sizeof指針”得到的是指針本身的大小黎棠；

(6)指針和引用的自增(++)運算意義不一樣晋渺；

(7)如果返回動態(tài)內(nèi)存分配的對象或者內(nèi)存，必須使用指針脓斩，引用可能引起內(nèi)存泄漏木西；

(8)從內(nèi)存分配上看，程序為指針變量分配內(nèi)存區(qū)域随静，而不為引用分配內(nèi)存區(qū)域八千，因為引用聲明時必須初始化，從而指向一個已經(jīng)存在的對象燎猛。引用不能指向空值恋捆。

? ??? ??注：標準沒有規(guī)定引用要不要占用內(nèi)存，也沒有規(guī)定引用具體要怎么實現(xiàn)重绷，具體隨編譯器 http://bbs.csdn.net/topics/320095541

(9)從編譯上看鸠信，程序在編譯時分別將指針和引用添加到符號表上，符號表上記錄的是變量名及變量所對應(yīng)地址论寨。指針變量在符號表上對應(yīng)的地址值為指針變量的地址值，而引用在符號表上對應(yīng)的地址值為引用對象的地址值爽茴。符號表生成后就不會再改葬凳，因此指針可以改變指向的對象（指針變量中的值可以改），而引用對象不能改室奏。這是使用指針不安全而使用引用安全的主要原因火焰。從某種意義上來說引用可以被認為是不能改變的指針。

(10)不存在指向空值的引用這個事實胧沫，意味著使用引用的代碼效率比使用指針的要高昌简。因為在使用引用之前不需要測試它的合法性。相反绒怨，指針則應(yīng)該總是被測試纯赎，防止其為空。

下面用通俗易懂的話來概述一下：

指針-對于一個類型T南蹂，T*就是指向T的指針類型犬金，也即一個T*類型的變量能夠保存一個T對象的地址，而類型T是可以加一些限定詞的，如const晚顷、volatile等等峰伙。見下圖，所示指針的含義：

引用-引用是一個對象的別名该默，主要用于函數(shù)參數(shù)和返回值類型瞳氓，符號X&表示X類型的引用。見下圖栓袖，所示引用的含義：

總之匣摘，可以歸結(jié)為"指針指向一塊內(nèi)存，它的內(nèi)容是所指內(nèi)存的地址叽赊；而引用則是某塊內(nèi)存的別名恋沃，引用不改變指向。"

五必指、指針傳遞和引用傳遞

在C++中囊咏，指針和引用經(jīng)常用于函數(shù)的參數(shù)傳遞，然而塔橡，指針傳遞參數(shù)和引用傳遞參數(shù)是有本質(zhì)上的不同的：

? ??? ??指針傳遞參數(shù)本質(zhì)上是值傳遞的方式梅割，它所傳遞的是一個地址值。值傳遞過程中葛家，被調(diào)函數(shù)的形式參數(shù)作為被調(diào)函數(shù)的局部變量處理户辞，即在棧中開辟了內(nèi)存空間以存放由主調(diào)函數(shù)放進來的實參的值，從而成為了實參的一個副本癞谒。值傳遞的特點是被調(diào)函數(shù)對形式參數(shù)的任何操作都是作為局部變量進行底燎，不會影響主調(diào)函數(shù)的實參變量的值弹砚。（這里是在說實參指針本身的地址值不會變）

? ??? ??而在引用傳遞過程中双仍，被調(diào)函數(shù)的形式參數(shù)雖然也作為局部變量在棧中開辟了內(nèi)存空間，但是這時存放的是由主調(diào)函數(shù)放進來的實參變量的地址桌吃。被調(diào)函數(shù)對形參的任何操作都被處理成間接尋址朱沃，即通過棧中存放的地址訪問主調(diào)函數(shù)中的實參變量。正因為如此茅诱，被調(diào)函數(shù)對形參做的任何操作都影響了主調(diào)函數(shù)中的實參變量逗物。

? ??? ??引用傳遞和指針傳遞是不同的，雖然它們都是在被調(diào)函數(shù)椛螅空間上的一個局部變量翎卓，但是任何對于引用參數(shù)的處理都會通過一個間接尋址的方式操作到主調(diào)函數(shù)中的相關(guān)變量。而對于指針傳遞的參數(shù)尔当，如果改變被調(diào)函數(shù)中的指針地址莲祸，它將影響不到主調(diào)函數(shù)的相關(guān)變量蹂安。如果想通過指針參數(shù)傳遞來改變主調(diào)函數(shù)中的相關(guān)變量，那就得使用指向指針的指針锐帜，或者指針引用田盈。

六、返回引用和返回指針

C++返回引用類型

? ??A& a(){ return *this;} 就生成了一個固定地址的指針缴阎，并把指針帶給你允瞧。

但A a() { return *this;}會生成一個臨時對象變量，并把這個臨時變量給你蛮拔，這樣就多了一步操作述暂。

當返回一個變量時，會產(chǎn)生拷貝建炫。當返回一個引用時畦韭，不會發(fā)生拷貝，你可以將引用看作是一個變量的別名肛跌，就是其他的名字艺配，引用和被引用的變量其實是一個東西，只是有了兩個名字而已衍慎。

問題的關(guān)鍵是转唉，當你想要返回一個引用而不是一個拷貝時，你要確保這個引用的有效性稳捆，比如：

? ??? ??int & fun() { int a; a=10; return a; }

這樣是不行的赠法，因為a會在fun退出時被銷毀，這時返回的a的引用是無效的乔夯。

這種情況下砖织，如果fun的返回類型不是int & 而是int就沒有問題了。

返回指針的話末荐，誰調(diào)用該函數(shù)镶苞，誰負責接觸返回的指針。

全局變量鞠评，局部靜態(tài)變量，局部動態(tài)分配變量 都可以作為函數(shù)返回值壕鹉。?

局部自動變量不行

函數(shù)內(nèi)部等局部變量剃幌，存儲在棧中的變量是不能作為返回值的，雖然可以讀取正確的值晾浴，但是這是一塊未分配的內(nèi)存负乡，當別的進程用到時就會出錯，這個指針相當于野指針脊凰。返回值可以是局部動態(tài)分配的內(nèi)存空間抖棘，這一部分分配在堆上茂腥，在主動釋放之前別的進程是無法使用的內(nèi)存區(qū)域。

不管是指針還是引用都是如此切省。

七最岗、特別之處const

為什么要提到const關(guān)鍵字呢？因為const對指針和引用的限定是有差別的：

常量指針VS常量引用

★常量指針：指向常量的指針朝捆，在指針定義語句的類型前加const般渡，表示指向的對象是常量。

定義指向常量的指針只限制指針的間接訪問操作芙盘，而不能規(guī)定指針指向的值本身的操作規(guī)定性驯用。

?常量指針定義"const int* pointer=&a"告訴編譯器，*pointer是常量儒老，不能將*pointer作為左值進行操作蝴乔。

★常量引用：指向常量的引用，在引用定義語句的類型前加const驮樊，表示指向的對象是常量薇正。也跟指針一樣不能對引用指向的變量進行重新賦值操作。

指針常量VS引用常量

在指針定義語句的指針名前加const巩剖，表示指針本身是常量铝穷。在定義指針常量時必須初始化！而這是引用與生俱來的屬性佳魔，無需使用const曙聂。

指針常量定義"int* const pointer=&b"告訴編譯器，pointer(地址)是常量鞠鲜，不能作為左值進行操作宁脊，但是允許修改間接訪問值，即*pointer（地址所指向內(nèi)存的值）可以修改贤姆。

常量指針常量VS常量引用常量

常量指針常量：指向常量的指針常量榆苞，可以定義一個指向常量的指針常量，它必須在定義時初始化霞捡。

定義"const int* const pointer=&c"

告訴編譯器坐漏，pointer和*pointer都是常量，他們都不能作為左值進行操作碧信。

而不存在所謂的"常量引用常量"赊琳，因為引用變量就是引用常量。C++不區(qū)分變量的const引用和const變量的引用砰碴。程序決不能給引用本身重新賦值躏筏，使他指向另一個變量，因此引用總是const的呈枉。如果對引用應(yīng)用關(guān)鍵字const趁尼，起作用就是使其目標稱為const變量埃碱。即

沒有：const double const& a=1;

只有const double& a=1;

double?b=1;

constdouble&?a=b;

b=2;//正確

a=3;//出錯error: assignment of read-only reference `a'

總結(jié)：有一個規(guī)則可以很好的區(qū)分const是修飾指針，還是修飾指針指向的數(shù)據(jù)——畫一條垂直穿過指針聲明的星號（*）酥泞，如果const出現(xiàn)在線的左邊砚殿，指針指向的數(shù)據(jù)為常量；如果const出現(xiàn)在右邊婶博，指針本身為常量瓮具。而引用本身就是常量，即不可以改變指向凡人。