C++中引用、指针，传值的联系和区别

CPU型号：Intel(R) Core(TM) i5-2450M 

系统：windows 10

IDE：Microsoft Visual C++ 6.0（下文中简称VC）

制图软件：Photoshop cs5

首先介绍下概念：

原变量：原变量即实参，引用、指针、传值都是指一个函数对应的形参

引用：即pass by reference，引用是某一变量的别名，即引用和被引用的变量的地址为同一个地址，对引用的操作与对变量的操作完全一样（要强调的一点，引用是C++中的概念，在.c中编译是编译不过的）

指针：指针的大小由当前CPU的寻址位数决定的（因此常见为32位即4个字节），指针本身是一个地址，地址里面的值为一个指向内存的存储单元，即一个地址

传值：即pass by value，传值是最简单的传递值的方式，它会在被调用函数中生成一个变量副本，作用范围为该函数体

共同点：三者可以作为传递值来使用，实际上也都是一个地址

不同点：引用和原变量为同一个地址；指针多声明了一个变量（指针本身，局部变量），但是指针的值为原变量；传值也多声明一个变量（传值本身，局部变量）

接下来用代码来说明三者作为函数参数传递时的联系和区别：

#include <iostream>using namespace std;void PassByValue(short value){    ++value;    cout<<"PassByValue:Addr is 0x"<<&value<<",sizeof(value)="<<sizeof(value)<<",value is "<<value<<endl<<endl;}void PassByPointer(short *value){    ++*value;    cout<<"PassByPointer:Addr is 0x"<<&value<<",sizeof(value)="<<sizeof(value)<<",value is "<<value<<",*value="<<*value<<endl<<endl;}void PassByReference(short &value){    value++;    cout<<"PassByReference:Addr is 0x"<<&value<<",sizeof(value)="<<sizeof(value)<<",value is "<<value<<endl<<endl;}void main(void){    short n = 5;    cout<<"Main:Addr is 0x"<<&n<<",value is "<<n<<endl<<endl;    PassByValue(n);    cout<<"Main(After PassByValue):Addr is 0x"<<&n<<",value is "<<n<<endl<<endl<<endl;    PassByPointer(&n);    cout<<"Main(After PassByPointer):Addr is 0x"<<&n<<",value is "<<n<<endl<<endl<<endl;    PassByReference(n);    cout<<"Main(After PassByReference):Addr is 0x"<<&n<<",value is "<<n<<endl<<endl<<endl;}

执行结果如下：

从红色框部分可以看出，原变量n的地址为0x0019FF3C，值为5。

经过传值调用后，传值的地址为0x0019FEEC，不再是原变量的地址，对传值的值进行改变，并不会对原变量产生影响。

经过指针调用后，指针的地址为0x0019FEEC，其值为0x0019FF3C，值为原变量的地址，而为了改变原变量的值，必须通过加取值符*才能对原变量进行改变。

经过引用调用后，引用的地址为0x0018FF3C，跟原变量为同一个地址，改变引用的值当然可以改变原变量的值。

（传值和指针的地址一样的原因是因为传值和指针都是局部变量，并且是它们的内存空间是由系统中的栈自行申请及释放的，也就是超出作用域就被释放。虽然它们地址相同，但是意义不同，即所占有该地址的时间不同）

由此可以做出结论：

（1）在作为函数参数调用中，引用即省空间又省时间（声明和定义变量需耗费额外的内存和CPU计算时间）

（2）引用本质上就是原变量，只是名字不一样而已，可以直接使用；指针的值才是原变量的地址，该改变原变量的值必须通过取值符*后才能改变

（3）对形参进行sizeof（）操作，就会发现传值和引用的大小就是原变量的类型大小，而指针的大小就是指针的大小，不是原变量的类型大小（代码中将原变量的类型定义为short，就是为了和指针的大小区分开来）

如要要做进一步的延伸，就可以讨论指针的特性和地址（引用本质上就是一个地址）的区别：

（4）存在多级指针，但不存在多级引用（多级引用毫无意义，因为引用本身就是个地址，对地址取地址毫无意义）

（5）指针可以指向任何地址，但是引用必须指向用户可使用的内存地址（换句话说就是指针灵活，但是破坏性也大，而引用只能引用已经定义的除了指针变量，数组外的变量，且不能直接对地址引用）

通俗点讲，指针可以指向任何地址，包括NULL，（其实NULL的定义为#define NULL 0)，而一般情况下我们把指向NULL的指针理解为空指针，实际上这并不是安全的做法！指针强大但是也很危险！

#include <iostream>using namespace std;void main(void){int *p=NULL;int *q=(int *)0x00000011;//指向绝对地址0x00000011,需强制转换//cout<<*p<<endl;cout<<*q<<endl;}

编译时不会出错，运行时就完蛋了。

而引用只能指向已定义的非指针、数组变量的变量，且不能直接对地址进行引用（NULL也算一个地址）。

#include <iostream>using namespace std;void main(void){int a;int *p = &a;//int &q = a;int &q = p;//对指针引用，报错// int &q = 0x00000011;//对地址引用，报错}

（6）指针声明时可以不用初始化，引用声明时必须初始化

#include <iostream>using namespace std;void main(void){int *p;int &q;}

运行会报错：

error C2530: 'q' : references must be initialized

（7）指针的值可以随意改变，引用一旦定义就无法改变其引用的地址

#include <iostream>using namespace std;void main(void){    int a = 1, b = 2 ;    int *p = &a;    int &q = a;    cout<<"a addr:"<<&a<<",b addr:"<<&b<<endl<<endl;    cout<<"p addr :"<<p<<",value:"<<*p<<endl;    p = &b;    cout<<"p addr :"<<p<<",value:"<<*p<<endl<<endl;    cout<<"q addr :"<<&q<<",value:"<<q<<endl;    q = b;    cout<<"q addr :"<<&q<<",value:"<<q<<endl;}

由结果可知，指针重新指向后可以改变其地址，但是引用就无法做到，地址无法改变。这里可以大胆猜想，引用只有在声明定义的时候才能决定它的地址，之后的操作都只是赋值。