面試題：C++指針和引用有什么區

C++指針和引用有什么區別？

在 C++ 中，指針和引用都是用來訪問其他變量的值的方式，但它們之間存在一些重要的區別。了解這些區別有助于更好地理解和使用這兩種工具。

01

指針

指針（Pointer）

定義：

指針是一個變量，它存儲了一個內存地址。

指針的類型是指向的數據的類型。

聲明：

指針通常用星號 * 來聲明，例如 int *p; 表示 p 是一個指向 int 類型的指針。

賦值：

指針可以通過賦值操作來指向不同的地址，例如 p = &a;，其中 &a 是變量 a 的地址。

指針可以指向 nullptr 或 NULL（在 C++11 之后推薦使用 nullptr）表示不指向任何對象。

解引用：

使用星號 * 來解引用指針并訪問它所指向的數據，例如 *p = 10;。

內存管理：

指針需要手動分配和釋放內存（使用 new 和 delete）。

指針可以指向任何類型的內存，包括未初始化的內存區域。

安全性：

使用指針時需要特別小心，因為訪問無效或已釋放的內存可能導致程序崩潰或未定義行為。

代碼示例：

#include <iostream>
int main() {    int a = 10;    int *p = &a;  // p 指向 a    *p = 20;      // 修改 a 的值    std::cout << "a: " << a << std::endl;  // 輸出 20
    p = nullptr;  // p 不再指向任何東西    *p = 30;      // 錯誤！p 為 nullptr    return 0;}

02

引用

引用（Reference）
定義：

引用是一個別名，它是一個已經存在的變量的另一個名字。

引用不是真正的變量，它不占用額外的存儲空間。

聲明：

引用通常用 & 符號聲明，例如 int &r = a; 表示 r 是變量 a 的引用。

賦值：

引用一旦初始化后就不能更改，也就是說，不能重新綁定到另一個對象。一旦綁定后，引用始終指向同一個對象。

初始化時必須立即綁定到一個對象，不能是 nullptr。

解引用：

引用本身就是一個左值（可以出現在賦值的左邊），因此不需要解引用即可訪問其綁定的對象，例如 r = 10;。

內存管理：

引用本身不涉及內存分配，它只是現有對象的一個別名。

引用通常用于傳遞大對象或作為函數返回值，以避免不必要的拷貝。

安全性：

使用引用相對安全，因為引用總是有效，不會指向不存在的對象。

代碼示例：

#include <iostream>
int main() {    int a = 10;    int &r = a;  // r 是 a 的引用    r = 20;      // 修改 a 的值    std::cout << "a: " << a << std::endl;  // 輸出 20
    // 下面的語句是非法的，因為引用不能重新綁定到另一個對象    // int b = 30;    // r = b;  // 錯誤！r 不能重新綁定
    return 0;}03

引用不占用內存空間

看下面示例代碼：

#include?<iostream>
int main() {    int a = 9;    int& b = a;  // b 是 a 的引用    int* p = &a;
    std::cout << "a 的地址: " << &a << std::endl;    std::cout << "b 的地址: " << &b << std::endl;    std::cout << "p 的地址:" << &p << std::endl;
    return 0;}

運行輸出：

可以看到引用b的地址和變量a的地址是一樣的，b就是a的一個別名，它不涉及到額外的內存分配。但是指針p是一個變量，指針本身也會占用內存。

在 C++ 中，引用的內存分配如下：

變量 a：

分配一塊內存空間存儲 a 的值。

引用 b：

不需要分配新的內存空間，它直接綁定到 a 上。

因此，無論在代碼中創建多少個引用，它們都不會占用額外的內存空間，只會占用現有變量的內存。

04

總結

指針：

指針是一個變量，存儲地址。

指針本身占用存儲空間。

指針可以初始化為空，可以重新指向其他地址。

引用：

引用不是一個變量，而是現有變量的別名。

引用本身不占用存儲空間。

引用不能初始化為空，一旦初始化后不能重新綁定到另一個對象