指针和引用在C++中应用

笔者介绍：姜雪伟，IT公司技术合伙人，IT高级讲师，CSDN社区专家，特邀编辑，畅销书作者，已出版书籍：《手把手教你架构3D游戏引擎》电子工业出版社和《Unity3D实战核心技术详解》电子工业出版社等。

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C和C ++支持与大多数其他编程语言不同的指针， 其他语言包括C ++，Java，Python，Ruby，Perl和PHP支持引用。

在表面上，引用和指针都非常相似，两者都用于使一个变量提供对另一个变量的访问。 同时提供许多相同的功能，这些不同机制之间的区别往往不清楚， 在本文中，我将尝试说明指针和引用之间的差异。

指针：指针是保存另一个变量的内存地址的变量， 需要使用*运算符来来访问它指向的内存位置。
引用：引用变量是别名，也就是现有变量的另一个名称。 一个引用，像一个指针也是通过存储一个对象的地址来实现的。

引用可以被认为是一个常量指针（不要与一个指向恒定值的指针混淆），具有自动间接，即编译器将为您应用*运算符。

int i = 3; 

// A pointer to variable i (or stores
// address of i)
int *ptr = &i; 

// A reference (or alias) for i.
int &ref = i; 

二者区别：

1、重新分配：指针可以重新分配， 此属性对于实现数据结构（如链表，树等）很有用。请参见以下示例：

int x = 5;
int y = 6;
int *p;
p =  &x;
p = &y;

另一方面，引用不能重新分配，并且必须在初始化时分配。

int x = 5;
int y = 6;
int &r = x;

2、内存地址：一个指针在堆栈上有自己的内存地址和大小，而引用共享相同的内存地址（与原始变量），但也占用堆栈上的一些空间。 引用可以与指针非常相似的方式传递给函数，存储在类中等等。 指针是一个独立变量，可以分配新的地址值; 而引用一旦被赋值，将永远不会引用任何新对象，直到变量超出范围。

3、NULL值：指针可以直接分配NULL，而引用不能。 与引用相关联的约束（无NULL，无重新分配）确保底层操作不会遇到异常情况。

4、间接：您可以指向提供更多间接级别的指针的指针， 而引用仅提供一级间接。

5、算术运算：可以对指针执行各种算术运算，而引用没有称为参考算术的东西（但是可以使用引用指向的对象的地址，并在＆obj + 5中进行指针算术运算）。

什么时候使用？

性能完全相同，因为引用在内部实现为指针。 但是，您仍然可以留意一些点来决定何时使用：

注意事项：

使用引用：在函数参数和返回类型中。
使用指针：实现链表，树等数据结构及其算法。
如果需要指针算术或传递NULL指针，则使用指针。 例如对于数组（请注意，数组访问是使用指针算术实现的）。

引用通常都优于指针， 这通常意味着引用在类的公共接口中最有用。