C++快速入门 (四) 引用 和 指针

一. 引用

(1). 内存中变量的存储

前边说过 计算机管理内存时，会以字节为基本单位进行顺序线性格式化（x86保护模式下），这样每一字节的内存都会有一个独一无二的十六进制数字标识, 定义一个变量的过程 其底层就是将 变量的值写入某个数字标识符所代表的内存的过程。如

int a = 10;

变量名 a 实质上只是为了方便编程而由 编程语言机制 附加的功能，当代码编译为机器码时，变量名是不存在的, 只是用其地址值和其长度来表示。例如 变量 a 被存储在 地址 0x001efd1c (起始地址) , 而数据类型 int 编译时会被转换为其代表的变量长度4字节(32位处理器) ,

说了这么多，其实只是想说明 C++每个对象都有一个内存地址值, 地址值所指向的内存+加其长度所对应的内存块保存着对象的值, 比如上边的 a 的地址值是 0x001efd1c, (0x001efd1c+4)这块内存保存了
a 的值 10

(2). 引用

C++中 可以使用 符号 <&> 来声明引用

[align=left] int a = 10;[/align]
[align=left] int &ay = a;[/align]

这时 ay本身对应的内存空间 将保存 一个地址值 ，该地址值指向 变量 a内存空间 的 地址。既

ay -> ay的内存地址 -> a的变量值地址 -> a的值 10

在 C++ 中是无法获取引用本身的内存地址，而是返回其内存地址中存储的指向 a 的 变量值 的地址 .

(3). 引用的特性,

创建时必须要被初始化
一旦创建后指向一个对象地址就不能改变
不能有 NULL 引用。

[align=left] int k=10,y=20;[/align]
[align=left] int &a = k; [/align]
[align=left] cout << &a << endl;[/align]
[align=left] a = y;[/align]
[align=left] cout << &a << endl; // 引用地址相同[/align]
[align=left] cout << a << endl;[/align]

从上边的代码可以看出, 引用一旦定义,就不能改变其引用的对象地址, 只能改变引用对象本身,

二. 指针

(1). 什么是指针

可以看到 引用的最大特性既 一旦定义就不能修改地址使其指向另一个对象，而指针 就没有这种限制，指针，则既可以改变指针指向的对象地址,也可以改变指针指向对象的本身
C++中 符号 <*> 来声明指针

int a = 10;
int *p = &a;

可以看到 , 必须要使用对象的地址为指针赋值, &a 就表示获取 a 的内存地址, 有些书上会把当前应用下的符号 <&> 叫 取地址操作符,

(2). 指针的特性：

指针是一种类型
指针所指向的对象地址是可以更改的
特殊指针void 可以指向任何类型

(3). 指针的使用

只定义一个指针显然是没有意义的，实用才是硬道理, 一般的对指针类型可以进行三种操作

获取指针本身的地址
获取指针所指向的对象地址
获取指针所指向的对象

(4). 获取指针本身的地址

可以使用 使用 取地址符 <&>来获取 指针本身的地址

int a = 10;
int *p = &a;
cout << &p; //获取指针本身的地址

(5). 获取指针所指向的对象地址

指针本身保存的就是指向对象的地址，所以可以直接获得

int a = 10;
int *p = &a;
cout << p; //获取指针指向对象的地址

(6). 获取指针所指向的对象

对已定义的指针使用符号 <*>，就可以获取其指向的对象，在该应用场景下 符号 <*>通常被叫做解引用操作符

int a = 10;
int *p = &a;
cout << *p; //获取指针所指向的对象 输出 10

当需要访问指针所指向对象的内部类型或函数时，C++中 还有一种 解引用操作符 < -> > , 如下代码, 通过指针访问自定义类型 TT 的 共有变量 tem

[align=left]class TT[/align]
[align=left]{[/align]
[align=left]public :[/align]
[align=left] TT(int x =0):tem( x ){};[/align]
[align=left] int tem;[/align]
[align=left]};[/align]

[align=left]int _tmain (int argc, _TCHAR* argv [])[/align]
[align=left]{[/align]
[align=left] TT *p = new TT(10);[/align]
[align=left] cout << (p->tem) << endl; // return 10[/align]
[align=left] return 0;[/align]

[align=left]}[/align]

(7). 指针的指针

我们可以让一个指针指向另一个指针，听着就很蛋疼，但是的确可以这样做，

[align=left] int a = 10;[/align]
[align=left] int *p = &a;[/align]
[align=left] int **pv = &p; // **pv == *(*pv)[/align]
[align=left] cout << *pv << endl;[/align]
[align=left] cout << **pv << endl; // **pv == *(*pv)[/align]

传递给指针的指针 是 指针本身的地址，要输出指针的指针指向的对象，理所应当进行2次解引用操作

你可以按照该规则继续定义 指针的指针的指针，指针的指针的。。。

三 指针 和 const

(1). 使什么 const

通过前面我们知道，要改变指针的值 可以通过改变指针所指向的地址 或 改变指针所地址指向的对象 两种方式实现, 要将一个指针设置为常量，就得从这两个途径下手, 于是 C++ 为这两种方式都提供了 const 语法, 你也可以将这两种 const语法 同时使用在一个指针类型上, 使其成为真正的常量 (2). 三种 const 指针类型
下边这段有点绕～

指向 常量( 指针指向的对象是常量 ) 的非常量指针（指针本身不是常量） , 不能通过该指针修改对象的值, 但可以修改该指针指向的地址

[align=left] int a = 10, b = 20;[/align]
int const *p = &a; // const int *p
= &a; 两种写法是等价的
[align=left] p = &b;[/align]
[align=left] (*p) = 30; // error[/align]

指向非常量( 指针指向的对象可更改 ) 的常量指针（指针本身不能更改）, 这东东很像引用 -- 可以修改该指针指向对象的值，但不能修改指针指向地址 声明方式：

[align=left] int a = 10, b = 20;[/align]
[align=left] int *const p = &a;[/align]
[align=left] p = &b; //error[/align]
[align=left] (*p) = 30; [/align]

指向常量的常量指针, 这个比较好理解，不能修改指针也不能通过该指针修改其指向对象的值, 声明方式：const int *const p3 = &a;

[align=left] int a = 10, b = 20;[/align]
[align=left] const int *const p = &a;[/align]
[align=left] p = &b; //error[/align]
[align=left] (*p) = 30; //error[/align]

简单理解就是: 当const前有星号时, 表示指针地址不能修改, 当const前无星号时,则指针当前对象值不能修改,既 有星号锁地址 , 无星号锁对象，两个const真常量 示例如下

[align=left] int a = 10,b = 20;[/align]
[align=left] // 指向常量的 非常量指针[/align]
[align=left] int const *p1;// 不能通过 指针p1修改对象[/align]
[align=left] // *p1 = b; 错误的 不能通过该指针p1 来修改对象[/align]
[align=left] p1 = &b; // ok 但是可以改变当前指针指向的地址[/align]
[align=left] cout << *p1 << endl; // 20[/align]

[align=left] // 指向非常量的 常量指针[/align]
[align=left] // 很像引用 -- 可以修改指针指向的对象,但不能修改指针指向的地址[/align]
[align=left] int *const p2 = &a; //初始化是必须定义对象[/align]
[align=left] // p2 = &b; 错误的 不能修改其指向的地址[/align]
[align=left] *p2 = b; //ok 使用b的值 修改对象a的当前值[/align]
[align=left] cout << &a << " | " << p2 << endl; // 相等[/align]
[align=left] cout << *p2 << endl; // 20[/align]

[align=left] //指向常量数据的常量指针[/align]
[align=left] const int *const p3 = &a; //初始化时声明对象[/align]
[align=left] // p3 = &b; // 错误的[/align]
[align=left] // *p3 = b // 错误的[/align]
[align=left] a = 30;[/align]
[align=left] cout << *p3 << endl; // 30[/align]

(2). "不靠谱"的 引用/指针 常量

引用和指针声明为const，也只能表示通过自身不能更改对象，而不能保证对象一定不能被更改, 这是由于引用和指针都是保存对象的地址，当另一个指向该地址的变量非 const 并更改时, 很显然 只是保存该对象地址的 引用和指针的值也会更改

[align=left] int x = 10;[/align]
[align=left] const int &y = x;[/align]
[align=left] x = 30;[/align]
[align=left] cout << y << endl; // 30[/align]
[align=left] int a = 10;[/align]
[align=left] const int *const p = &a;[/align]
[align=left] a = 30;[/align]
[align=left] cout << *p << endl; // 30[/align]

四. 本质

(1). 引用和指针的本质

从语言级来说指针和引用差别还是很大的，上边都已经叙述过了，但从底层实现上来说不管是引用还是指针, 其实质都如下图



引用或指针本身都会占用4字节空间( 32位处理器 ) ，而自身的地址空间保存着指向某个对象的内存地址值。而不是对象本身， 举个例子来说，像使用手机打电话, 首先要在手机（指针）里输入电话号码（将对象地址存入指针地址）, 然后接通（通过指针里存储的对象地址找到所指向的对象）。当我们要联系另外其他人时，只需换一个号码接通就可以，而不是换一个手机 , 不管指针还是引用 其底层实现都是这么个过程。

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作者：meiwm

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