Я знаю, что ссылки являются синтаксическим сахаром, поэтому код легче читать и писать.

Но каковы различия?

1. Указатель может быть переназначен:

   int x = 5;
   int y = 6;
   int *p;
   p = &x;
   p = &y;
   *p = 10;
   assert(x == 5);
   assert(y == 10);

   Ссылка не может и должна быть назначена при инициализации:

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

2. Указатель имеет свой собственный адрес и размер памяти в стеке (4 байта в x86), тогда как ссылка использует тот же адрес памяти (с исходной переменной), но также занимает некоторое место в стеке. Поскольку ссылка имеет тот же адрес, что и сама исходная переменная, можно с уверенностью рассматривать ссылку как другое имя для той же переменной. Примечание. То, на что указывает указатель, может быть в стеке или куче. Так же ссылка. Мое утверждение в этом утверждении не в том, что указатель должен указывать на стек. Указатель - это просто переменная, которая содержит адрес памяти. Эта переменная находится в стеке. Поскольку ссылка имеет свое собственное пространство в стеке, а адрес совпадает с переменной, на которую она ссылается. Больше в стеке против кучи, Это означает, что существует реальный адрес ссылки, которую компилятор вам не скажет.

   int x = 0;
   int &r = x;
   int *p = &x;
   int *p2 = &r;
   assert(p == p2);

3. Вы можете иметь указатели на указатели на указатели, предлагающие дополнительные уровни косвенности. Принимая во внимание, что ссылки предлагают только один уровень косвенности.

   int x = 0;
   int y = 0;
   int *p = &x;
   int *q = &y;
   int **pp = &p;
   pp = &q;//*pp = q
   **pp = 4;
   assert(y == 4);
   assert(x == 0);

4. Указатель может быть назначен nullptrнапрямую, а ссылка - нет. Если вы достаточно стараетесь, и знаете, как, вы можете сделать адрес ссылки nullptr. Точно так же, если вы попытаетесь достаточно усердно, вы можете иметь ссылку на указатель, и тогда эта ссылка может содержать nullptr.

   int *p = nullptr;
   int &r = nullptr; <--- compiling error
   int &r = *p;  <--- likely no compiling error, especially if the nullptr is hidden behind a function call, yet it refers to a non-existent int at address 0

5. Указатели могут перебирать массив; ты можешь использовать++ для перехода к следующему элементу, на который указывает указатель, и + 4для перехода к 5-му элементу. Это не имеет значения, на какой размер объекта указывает указатель.

6. *Чтобы получить доступ к области памяти, на которую он указывает, указатель должен быть разыменован , тогда как ссылка может использоваться напрямую. Указатель на класс / структуру использует ->для доступа к его членам, тогда как ссылка использует ..

7. Ссылки не могут быть вставлены в массив, в то время как указатели могут быть (Упоминается пользователем @litb)

8. Const ссылки могут быть связаны с временными. Указатели не могут (не без некоторой косвенности):

   const int &x = int(12); //legal C++
   int *y = &int(12); //illegal to dereference a temporary.

   Это делает const&более безопасным использование в списках аргументов и так далее.

Что такое справочник по C ++ ( для программистов на C )

Ссылки можно рассматривать как постоянный указатель (не следует путать с указателем на значение константы!) С автоматической косвенностью, то есть компилятор будет применять *оператор для вас.

Все ссылки должны быть инициализированы ненулевым значением, иначе компиляция не удастся. Невозможно получить адрес ссылки - оператор адреса будет возвращать адрес ссылочного значения вместо этого - также невозможно выполнить арифметику для ссылок.

Программисты C могут не любить ссылки на C ++, так как это больше не будет очевидно, когда происходит косвенное обращение или если аргумент передается по значению или по указателю, не просматривая сигнатуры функций.

Программисты на C ++ могут не любить использовать указатели, так как они считаются небезопасными - хотя ссылки на самом деле не безопаснее константных указателей, кроме как в самых тривиальных случаях - им не хватает удобства автоматического косвенного обращения и они имеют другую семантическую коннотацию.

Рассмотрим следующее утверждение из C ++ FAQ :

Несмотря на то, что ссылка часто реализуется с использованием адреса на базовом ассемблере, не следует воспринимать ссылку как забавный указатель на объект. Ссылка - это объект. Это не указатель на объект и не копия объекта. Он является объектом.

Но если ссылка действительно была объектом, как могли быть висячие ссылки? В неуправляемых языках невозможно, чтобы ссылки были более «безопасными», чем указатели - как правило, просто не существует способа надежного псевдонима значений через границы области действия!

Почему я считаю ссылки на C ++ полезными

Исходя из фона C, ссылки на C ++ может выглядеть несколько глупой концепции, но все же следует использовать их вместо указателей , где это возможно: Автоматическая косвенность является удобным, а также ссылки становятся особенно полезными при работе с RAII - но не из - за какой - либо предполагаемой безопасности преимущество, а скорее потому, что они делают написание идиоматического кода менее неудобным.

RAII является одной из центральных концепций C ++, но он взаимодействует нетривиально с копированием семантики. Передача объектов по ссылке позволяет избежать этих проблем, поскольку копирование не требуется. Если бы ссылки на язык отсутствовали, вам пришлось бы вместо этого использовать указатели, которые более громоздки в использовании, что нарушало бы принцип проектирования языка, согласно которому наилучшее решение должно быть проще, чем альтернативы.

Если вы хотите быть по-настоящему педантичным, есть одна вещь, которую вы можете сделать со ссылкой, которую вы не можете сделать с указателем: продлить время жизни временного объекта. В C ++, если вы связываете константную ссылку с временным объектом, время жизни этого объекта становится временем жизни ссылки.

std::string s1 = "123";
std::string s2 = "456";

std::string s3_copy = s1 + s2;
const std::string& s3_reference = s1 + s2;

В этом примере s3_copy копирует временный объект, который является результатом объединения. Тогда как s3_reference по сути становится временным объектом. Это действительно ссылка на временный объект, который теперь имеет то же время жизни, что и ссылка.

Если вы попробуете это без, constон не сможет скомпилироваться. Вы не можете привязать неконстантную ссылку к временному объекту и не можете взять его адрес в этом отношении.

Помимо синтаксического сахара, ссылка - это constуказатель ( не указатель на a const). Вы должны установить, к чему это относится, когда объявляете ссылочную переменную, и вы не можете изменить ее позже.

Обновление: теперь, когда я думаю об этом, есть важное отличие.

Цель константного указателя может быть заменена путем взятия его адреса и использования константного приведения.

Цель ссылки не может быть заменена каким-либо образом, кроме UB.

Это должно позволить компилятору выполнить дополнительную оптимизацию для ссылки.

Вопреки распространенному мнению, возможно иметь ссылку на NULL.

int * p = NULL;
int & r = *p;
r = 1;  // crash! (if you're lucky)

Конечно, справиться с этим гораздо сложнее, но если вы справитесь с этим, вы порвете волосы, пытаясь найти его. Ссылки не безопасными в C ++!

Технически это неверная ссылка , а не пустая ссылка. C ++ не поддерживает нулевые ссылки как концепцию, как вы можете найти в других языках. Есть и другие виды недействительных ссылок. Любая недопустимая ссылка порождает призрак неопределенного поведения , как если бы использовался недопустимый указатель.

Фактическая ошибка заключается в разыменовании указателя NULL до присвоения ссылки. Но я не знаю ни о каких компиляторах, которые будут генерировать какие-либо ошибки при этом условии - ошибка распространяется дальше в коде. Вот что делает эту проблему настолько коварной. В большинстве случаев, если вы разыменовываете нулевой указатель, вы зависаете прямо в этом месте, и для его выяснения не требуется много отладки.

Мой пример выше короткий и надуманный. Вот более реальный пример.

class MyClass
{
    ...
    virtual void DoSomething(int,int,int,int,int);
};

void Foo(const MyClass & bar)
{
    ...
    bar.DoSomething(i1,i2,i3,i4,i5);  // crash occurs here due to memory access violation - obvious why?
}

MyClass * GetInstance()
{
    if (somecondition)
        return NULL;
    ...
}

MyClass * p = GetInstance();
Foo(*p);

Я хочу повторить, что единственный способ получить нулевую ссылку - это искаженный код, и как только вы его получите, вы получите неопределенное поведение. Он никогда не имеет смысла проверить ссылки нуля; например, вы можете попробоватьif(&bar==NULL)... но компилятор может оптимизировать оператор из существования! Допустимая ссылка никогда не может быть NULL, так что, с точки зрения компилятора, сравнение всегда ложно, и предложение может быть удалено ifкак мертвый код - это сущность неопределенного поведения.

Правильный способ избежать проблем - избегать разыменования пустого указателя для создания ссылки. Вот автоматизированный способ сделать это.

template<typename T>
T& deref(T* p)
{
    if (p == NULL)
        throw std::invalid_argument(std::string("NULL reference"));
    return *p;
}

MyClass * p = GetInstance();
Foo(deref(p));

Чтобы взглянуть на эту проблему со стороны кого-то с лучшими навыками письма, см. Null References от Джима Хислопа и Херба Саттера.

Еще один пример опасности разыменования нулевого указателя см. В разделе « Неопределенное поведение при попытке переноса кода на другую платформу » Раймонда Чена.

Вы забыли самую важную часть:

членский доступ с указателями использует ->
членский доступ с использованием ссылок.

foo.barэто явно превосходил foo->barтаким же образом , что VI является явно превосходит Emacs :-)

Ссылки очень похожи на указатели, но они специально созданы, чтобы помочь оптимизировать компиляторы.

• Ссылки составлены таким образом, что компилятору существенно легче отслеживать, какие ссылочные псевдонимы какие переменные. Две важные особенности очень важны: нет «ссылочной арифметики» и нет переназначения ссылок. Это позволяет компилятору выяснить, какие ссылки ссылаются на какие переменные во время компиляции.
• Ссылки могут ссылаться на переменные, которые не имеют адресов памяти, например, те, которые компилятор выбирает для включения в регистры. Если вы берете адрес локальной переменной, компилятору очень трудно поместить его в регистр.

Например:

void maybeModify(int& x); // may modify x in some way

void hurtTheCompilersOptimizer(short size, int array[])
{
    // This function is designed to do something particularly troublesome
    // for optimizers. It will constantly call maybeModify on array[0] while
    // adding array[1] to array[2]..array[size-1]. There's no real reason to
    // do this, other than to demonstrate the power of references.
    for (int i = 2; i < (int)size; i++) {
        maybeModify(array[0]);
        array[i] += array[1];
    }
}

Оптимизирующий компилятор может понять, что мы обращаемся к [0] и [1] довольно много. Очень хотелось бы оптимизировать алгоритм для:

void hurtTheCompilersOptimizer(short size, int array[])
{
    // Do the same thing as above, but instead of accessing array[1]
    // all the time, access it once and store the result in a register,
    // which is much faster to do arithmetic with.
    register int a0 = a[0];
    register int a1 = a[1]; // access a[1] once
    for (int i = 2; i < (int)size; i++) {
        maybeModify(a0); // Give maybeModify a reference to a register
        array[i] += a1;  // Use the saved register value over and over
    }
    a[0] = a0; // Store the modified a[0] back into the array
}

Для такой оптимизации необходимо доказать, что ничто не может изменить массив [1] во время вызова. Это довольно легко сделать. i никогда не меньше 2, поэтому массив [i] никогда не может ссылаться на массив [1]. MaybeModify () получает a0 в качестве ссылки (псевдоним массива [0]). Поскольку здесь нет «ссылочной» арифметики, компилятору нужно только доказать, что MaybeModify никогда не получает адрес x, и он доказал, что ничего не меняет массив [1].

Это также должно доказать, что нет никакого способа, которым будущий вызов мог бы прочитать / записать [0], пока у нас есть временная регистровая копия этого в a0. Это часто тривиально доказать, потому что во многих случаях очевидно, что ссылка никогда не сохраняется в постоянной структуре, такой как экземпляр класса.

Теперь сделайте то же самое с указателями

void maybeModify(int* x); // May modify x in some way

void hurtTheCompilersOptimizer(short size, int array[])
{
    // Same operation, only now with pointers, making the
    // optimization trickier.
    for (int i = 2; i < (int)size; i++) {
        maybeModify(&(array[0]));
        array[i] += array[1];
    }
}

Поведение такое же; только теперь гораздо труднее доказать, что MaybeModify никогда не модифицирует массив [1], потому что мы уже дали ему указатель; кошка вышла из сумки. Теперь нужно сделать гораздо более сложное доказательство: статический анализ MaybeModify, чтобы доказать, что он никогда не записывает в & x + 1. Он также должен доказать, что он никогда не сохраняет указатель, который может ссылаться на массив [0], который просто как сложно.

Современные компиляторы становятся все лучше и лучше в статическом анализе, но всегда приятно выручать их и использовать ссылки.

Конечно, за исключением таких умных оптимизаций, компиляторы действительно превращают ссылки в указатели, когда это необходимо.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Через пять лет после публикации этого ответа, я обнаружил реальное техническое различие, где ссылки отличаются, а не просто другой взгляд на ту же концепцию адресации. Ссылки могут изменить продолжительность жизни временных объектов так, как указатели не могут.

F createF(int argument);

void extending()
{
    const F& ref = createF(5);
    std::cout << ref.getArgument() << std::endl;
};

Обычно временные объекты, такие как созданный при вызове createF(5), уничтожаются в конце выражения. Однако, связывая этот объект со ссылкой, refC ++ продлит срок жизни этого временного объекта до тех пор, пока он refне выйдет из области видимости.

На самом деле, ссылка не очень похожа на указатель.

Компилятор хранит «ссылки» на переменные, связывая имя с адресом памяти; это его задача при компиляции переводить любое имя переменной в адрес памяти.

Когда вы создаете ссылку, вы только сообщаете компилятору, что назначаете другое имя переменной указателя; поэтому ссылки не могут указывать на нуль, потому что переменная не может быть и не может быть.

Указатели являются переменными; они содержат адрес какой-либо другой переменной или могут быть нулевыми. Важно то, что указатель имеет значение, а ссылка имеет только переменную, на которую она ссылается.

Теперь немного объяснения реального кода:

int a = 0;
int& b = a;

Здесь вы не создаете другую переменную, которая указывает на a; вы просто добавляете другое имя в содержимое памяти, содержащее значение a. Эта память теперь имеет два названия, aи b, и она может быть решена с помощью либо именем.

void increment(int& n)
{
    n = n + 1;
}

int a;
increment(a);

При вызове функции компилятор обычно генерирует пространство памяти для аргументов, которые будут скопированы. Подпись функции определяет пространства, которые должны быть созданы, и дает имя, которое должно использоваться для этих пространств. Объявление параметра в качестве ссылки просто указывает компилятору использовать пространство памяти входной переменной вместо выделения нового пространства памяти во время вызова метода. Может показаться странным сказать, что ваша функция будет напрямую манипулировать переменной, объявленной в вызывающей области видимости, но помните, что при выполнении скомпилированного кода области больше нет; там просто плоская память, и ваш код функции может манипулировать любыми переменными.

Теперь могут быть случаи, когда ваш компилятор может не знать ссылку при компиляции, как при использовании переменной extern. Таким образом, ссылка может быть или не быть реализована как указатель в базовом коде. Но в приведенных мною примерах это, скорее всего, не будет реализовано с помощью указателя.

Ссылка никогда не может быть NULL.

Хотя ссылки и указатели используются для косвенного доступа к другому значению, между ссылками и указателями есть два важных различия. Во-первых, ссылка всегда ссылается на объект: определение ссылки без инициализации является ошибкой. Поведение присваивания является вторым важным отличием: назначение ссылки изменяет объект, к которому привязана ссылка; он не перепривязывает ссылку на другой объект. После инициализации ссылка всегда ссылается на один и тот же базовый объект.

Рассмотрим эти два фрагмента программы. В первом мы присваиваем один указатель другому:

int ival = 1024, ival2 = 2048;
int *pi = &ival, *pi2 = &ival2;
pi = pi2;    // pi now points to ival2

После присваивания ival объект, адресуемый pi, остается неизменным. Присвоение изменяет значение числа pi, заставляя его указывать на другой объект. Теперь рассмотрим похожую программу, которая назначает две ссылки:

int &ri = ival, &ri2 = ival2;
ri = ri2;    // assigns ival2 to ival

Это назначение изменяет ival, значение, на которое ссылается ri, а не саму ссылку. После назначения две ссылки по-прежнему ссылаются на свои исходные объекты, и значение этих объектов теперь также остается неизменным.

Существует семантическая разница, которая может показаться эзотерической, если вы не знакомы с изучением компьютерных языков абстрактно или даже академически.

На высшем уровне идея ссылок заключается в том, что они являются прозрачными «псевдонимами». Ваш компьютер может использовать адрес, чтобы заставить их работать, но вы не должны беспокоиться об этом: вы должны думать о них как о «просто другом имени» для существующего объекта, и синтаксис отражает это. Они строже, чем указатели, поэтому ваш компилятор может более надежно предупредить вас, когда вы собираетесь создать висячую ссылку, чем когда вы собираетесь создать висячий указатель.

Помимо этого, есть, конечно, некоторые практические различия между указателями и ссылками. Синтаксис их использования, очевидно, отличается, и вы не можете «переместить» ссылки, иметь ссылки на ничто или иметь указатели на ссылки.

Ссылка является псевдонимом для другой переменной, тогда как указатель содержит адрес памяти переменной. Ссылки обычно используются в качестве параметров функции, так что переданный объект - это не копия, а сам объект.

    void fun(int &a, int &b); // A common usage of references.
    int a = 0;
    int &b = a; // b is an alias for a. Not so common to use. 

Неважно, сколько места это занимает, так как вы не можете увидеть побочный эффект (без выполнения кода) того пространства, которое он займет.

С другой стороны, одно существенное различие между ссылками и указателями заключается в том, что временные ссылки, назначенные для ссылок на const, действуют до тех пор, пока ссылка на const не выходит из области видимости.

Например:

class scope_test
{
public:
    ~scope_test() { printf("scope_test done!\n"); }
};

...

{
    const scope_test &test= scope_test();
    printf("in scope\n");
}

напечатает:

in scope
scope_test done!

Это языковой механизм, который позволяет ScopeGuard работать.

Это основано на учебнике . То, что написано, делает это более понятным:

>>> The address that locates a variable within memory is
    what we call a reference to that variable. (5th paragraph at page 63)

>>> The variable that stores the reference to another
    variable is what we call a pointer. (3rd paragraph at page 64)

Просто чтобы запомнить это,

>>> reference stands for memory location
>>> pointer is a reference container (Maybe because we will use it for
several times, it is better to remember that reference.)

Более того, поскольку мы можем ссылаться практически на любое руководство по указателю, указатель - это объект, который поддерживается арифметикой указателя, что делает указатель похожим на массив.

Посмотрите на следующее утверждение,

int Tom(0);
int & alias_Tom = Tom;

alias_Tomможно понимать как alias of a variable(отличается от typedef, который есть alias of a type) Tom. Также можно забыть, что терминология такого утверждения заключается в создании ссылки на Tom.

Ссылка не является другим именем, данным некоторой памяти. Это неизменный указатель, который автоматически разыменовывается при использовании. В основном это сводится к:

int& j = i;

Это внутренне становится

int* const j = &i;

Прямой ответ

Что такое ссылка в C ++? Некоторый конкретный экземпляр типа, который не является типом объекта .

Что такое указатель в C ++? Некоторый конкретный экземпляр типа, который является типом объекта .

Из определения типа объекта в ISO C ++ :

Объект тип (возможно резюме -qualified) тип , который не является типом функции, а не ссылочный тип, а не резюме недействительным.

Может быть важно знать, что тип объекта является категорией верхнего уровня юниверса типа в C ++. Справочник также является категорией верхнего уровня. Но указатель нет.

Указатели и ссылки упоминаются вместе в контексте составного типа . Это в основном связано с природой синтаксиса объявления, унаследованного от (и расширенного) C, который не имеет ссылок. (Кроме того, начиная с C ++ 11 существует более одного вида деклараторов ссылок, в то время как указатели все еще «единодушны»: &+ &&vs *..) Поэтому составление языка, специфичного для «расширения» с аналогичным стилем C, в этом контексте несколько разумно , (Я по-прежнему буду утверждать, что синтаксис деклараторов сильно тратит синтаксическую выразительность , расстраивает как пользователей, так и реализацию. Таким образом, все они не имеют права быть встроеннымив новом языковом дизайне. Это совершенно другая тема в дизайне PL , хоть.)

В противном случае неважно, что указатели можно квалифицировать как типы определенных типов со ссылками вместе. Они просто имеют слишком мало общих свойств, кроме синтаксического сходства, поэтому в большинстве случаев нет необходимости их объединять.

Обратите внимание, что приведенные выше утверждения упоминают только «указатели» и «ссылки» как типы. Есть несколько интересных вопросов об их экземплярах (например, переменные). Там также приходит слишком много заблуждений.

Различия категорий верхнего уровня уже могут выявить множество конкретных различий, не связанных напрямую с указателями:

• Типы объектов могут иметь cvквалификаторы верхнего уровня . Ссылки не могут.
• Переменные типов объектов занимают память согласно семантике абстрактной машины . Ссылка не обязательно занимает память (подробности см. В разделе о заблуждениях ниже).
• ...

Еще несколько специальных правил для ссылок:

• Составные деклараторы являются более строгими в отношении ссылок.
• Ссылки могут рухнуть .
  • Специальные правила для &&параметров (такие как «пересылка ссылок»), основанные на свертывании ссылок во время вывода параметров шаблона, позволяют «совершенную пересылку» параметров.
• Ссылки имеют специальные правила при инициализации. Время жизни переменной, объявленной как ссылочный тип, может отличаться от обычных объектов через расширение.
  • Кстати, некоторые другие контексты, такие как инициализация, включают в себя std::initializer_listнекоторые аналогичные правила продления срока службы эталона. Это еще одна банка червей.
• ...

Заблуждения

Синтаксический сахар

Я знаю, что ссылки являются синтаксическим сахаром, поэтому код легче читать и писать.

Технически это совершенно неправильно. Ссылки не являются синтаксическим сахаром каких-либо других функций в C ++, потому что они не могут быть точно заменены другими функциями без каких-либо семантических различий.

(Точно так же лямбда-выражения s не являются синтаксическим сахаром каких-либо других функций в C ++, потому что они не могут быть точно смоделированы с «неопределенными» свойствами, такими как порядок объявления захваченных переменных , что может быть важно, потому что порядок инициализации таких переменных может быть существенный.)

В строгом смысле C ++ имеет только несколько видов синтаксических сахаров. Одним из экземпляров является (унаследованный от C) встроенный (не перегруженный) оператор [], который точно определен, имея одинаковые семантические свойства конкретных форм комбинирования по сравнению со встроенным унарным *и двоичным оператором+ .

Место хранения

Таким образом, указатель и ссылка используют одинаковый объем памяти.

Вышеприведенное утверждение просто неверно. Чтобы избежать таких заблуждений, взгляните на правила ISO C ++:

Из [intro.object] / 1 :

... Объект занимает область хранения в период его строительства, на протяжении всей его жизни и в период разрушения. ...

Из [dcl.ref] / 4 :

Не указано, требуется ли ссылка для хранения.

Обратите внимание, что это семантические свойства.

Прагматика

Даже если указатели недостаточно квалифицированы, чтобы их можно было объединить со ссылками в смысле языкового дизайна, все еще есть некоторые аргументы, делающие спорным выбор между ними в некоторых других контекстах, например, при выборе типов параметров.

Но это еще не все. Я имею в виду, есть больше вещей, чем указатели против ссылок, которые вы должны рассмотреть.

Если вам не нужно придерживаться такого чрезмерного выбора, в большинстве случаев ответ будет коротким: у вас нет необходимости использовать указатели, а значит нет . Указатели, как правило, достаточно плохие, потому что они подразумевают слишком много вещей, которых вы не ожидаете, и они будут полагаться на слишком много неявных предположений, подрывающих удобство сопровождения и (даже) переносимость кода. Излишне полагаться на указатели - это определенно плохой стиль, и его следует избегать в смысле современного C ++. Пересмотрите свою цель, и вы, наконец, обнаружите, что указатель является функцией последних видов в большинстве случаев.

• Иногда языковые правила явно требуют использования определенных типов. Если вы хотите использовать эти функции, соблюдайте правила.
  • Конструкторы копирования требуют определенных типов резюме - &ссылочного типа в качестве 1 - го типа параметра. (И обычно это должно быть constквалифицировано.)
  • Перемещение Конструкторы требуют определенных типов резюме - &&ссылочного типа в качестве 1 - го типа параметра. (И обычно не должно быть определителей.)
  • Конкретные перегрузки операторов требуют ссылочных или не ссылочных типов. Например:
    • Перегруженные operator=как специальные функции-члены требуют ссылочных типов, аналогичных 1-му параметру конструкторов копирования / перемещения.
    • Postfix ++требует пустышки int.
    • ...
• Если вы знаете, что передачи по значению (т. Е. Использования не-ссылочных типов) достаточно, используйте его напрямую, особенно при использовании реализации, поддерживающей обязательное копирование C ++ 17. ( Предупреждение : однако исчерпывающие рассуждения о необходимости могут быть очень сложными .)
• Если вы хотите использовать некоторые маркеры с правами собственности, используйте умные указатели, такие как unique_ptrи shared_ptr(или даже сами доморощенные, если вы хотите, чтобы они были непрозрачными ), а не необработанные указатели.
• Если вы выполняете некоторые итерации по диапазону, используйте итераторы (или некоторые диапазоны, которые еще не предоставлены стандартной библиотекой), а не необработанные указатели, если вы не уверены, что необработанные указатели будут работать лучше (например, для меньших зависимостей заголовка) в очень специфических случаев.
• Если вы знаете, что передачи по значению достаточно, и вам нужна некоторая явная обнуляемая семантика, используйте обертку std::optional, а не необработанные указатели.
• Если вы знаете, что передача по значению не идеальна по вышеуказанным причинам, и вам не нужна семантика, допускающая обнуляемость, используйте {lvalue, rvalue, forwarding} -references.
• Даже если вам нужна семантика, такая как традиционный указатель, часто есть что-то более подходящее, например, observer_ptrв Library Fundamental TS.

Единственные исключения нельзя обойти на текущем языке:

• Когда вы реализуете умные указатели выше, вам, возможно, придется иметь дело с необработанными указателями.
• Для определенных процедур взаимодействия языков требуются указатели, например operator new. (Тем не менее, cv - void*все еще довольно отличается и безопаснее по сравнению с обычными объектными указателями, потому что он исключает неожиданную арифметику указателей, если только вы не полагаетесь на какое-то несоответствующее расширение, void*как в GNU.)
• Указатели на функции могут быть преобразованы из лямбда-выражений без захвата, а ссылки на функции - нет. Вы должны использовать указатели функций в неуниверсальном коде для таких случаев, даже если вы намеренно не хотите обнуляемых значений.

Таким образом, на практике ответ так очевиден: в случае сомнений избегайте указателей . Вы должны использовать указатели только тогда, когда есть очень явные причины, по которым нет ничего более подходящего. За исключением нескольких исключительных случаев, упомянутых выше, такие варианты почти всегда не являются специфичными только для C ++ (но, скорее всего, для конкретной реализации языка). Такими примерами могут быть:

• Вы должны служить API старого стиля (C).
• Вы должны соответствовать требованиям ABI конкретных реализаций C ++.
• Вы должны взаимодействовать во время выполнения с различными языковыми реализациями (включая различные сборки, языковую среду выполнения и FFI некоторых высокоуровневых клиентских языков) на основе предположений о конкретных реализациях.
• Вы должны повысить эффективность перевода (компиляция и компоновка) в некоторых крайних случаях.
• Вы должны избегать раздувания символов в некоторых крайних случаях.

Предостережения о нейтральности языка

Если вы столкнулись с вопросом через какой-либо результат поиска Google (не относится к C ++) , то, скорее всего, это не то место.

Ссылки в C ++ является довольно «странной», так как она, по существу , не первым классом: они будут рассматриваться как объекты или функции именуются таким образом , они не имеют никаких шансов на поддержку некоторых операций первого класса , как будет левый операндом член доступа оператора независимо от типа указанного объекта. Другие языки могут иметь или не иметь аналогичные ограничения на свои ссылки.

Ссылки в C ++, скорее всего, не сохранят значения в разных языках. Например, ссылки в общем не подразумевают ненулевые свойства для значений, как в C ++, поэтому такие допущения могут не работать в некоторых других языках (и вы легко найдете контрпримеры, например, Java, C #, ...).

В целом ссылки на разные языки программирования могут быть общими, но давайте оставим это для некоторых других вопросов в SO.

(Дополнительное примечание: вопрос может быть значимым раньше, чем участвуют какие-либо "C-подобные" языки, такие как ALGOL 68 против PL / I. )

Ссылка на указатель возможна в C ++, но обратное невозможно, значит указатель на ссылку невозможен. Ссылка на указатель обеспечивает более чистый синтаксис для изменения указателя. Посмотрите на этот пример:

#include<iostream>
using namespace std;

void swap(char * &str1, char * &str2)
{
  char *temp = str1;
  str1 = str2;
  str2 = temp;
}

int main()
{
  char *str1 = "Hi";
  char *str2 = "Hello";
  swap(str1, str2);
  cout<<"str1 is "<<str1<<endl;
  cout<<"str2 is "<<str2<<endl;
  return 0;
}

И рассмотрите версию C вышеупомянутой программы. В C вы должны использовать указатель на указатель (множественное косвенное обращение), и это приводит к путанице, и программа может выглядеть сложной.

#include<stdio.h>
/* Swaps strings by swapping pointers */
void swap1(char **str1_ptr, char **str2_ptr)
{
  char *temp = *str1_ptr;
  *str1_ptr = *str2_ptr;
  *str2_ptr = temp;
}

int main()
{
  char *str1 = "Hi";
  char *str2 = "Hello";
  swap1(&str1, &str2);
  printf("str1 is %s, str2 is %s", str1, str2);
  return 0;
}

Посетите следующую для получения дополнительной информации о ссылке на указатель:

• C ++: ссылка на указатель
• Указатель на указатель и ссылка на указатель

Как я уже сказал, указатель на ссылку невозможен. Попробуйте следующую программу:

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   int x = 10;
   int *ptr = &x;
   int &*ptr1 = ptr;
}

Я использую ссылки, если мне не нужен ни один из них:

• Нулевые указатели могут использоваться в качестве часового значения, часто это дешевый способ избежать перегрузки функций или использования bool.

• Вы можете сделать арифметику на указатель. Например,p += offset;

Между указателями и ссылками есть одно принципиальное различие, о котором я не видел, чтобы кто-то упомянул: ссылки включают семантику передачи по ссылке в аргументах функции. Указатели, хотя на первый взгляд они не видны, не делают: они предоставляют только семантику передачи по значению. Это было очень хорошо описано в этой статье .

С уважением, & rzej

Риск добавления к путанице, я хочу добавить некоторые входные данные, я уверен, что это в основном зависит от того, как компилятор реализует ссылки, но в случае с gcc идея, что ссылка может указывать только на переменную в стеке на самом деле не правильно, возьмите это, например:

#include <iostream>
int main(int argc, char** argv) {
    // Create a string on the heap
    std::string *str_ptr = new std::string("THIS IS A STRING");
    // Dereference the string on the heap, and assign it to the reference
    std::string &str_ref = *str_ptr;
    // Not even a compiler warning! At least with gcc
    // Now lets try to print it's value!
    std::cout << str_ref << std::endl;
    // It works! Now lets print and compare actual memory addresses
    std::cout << str_ptr << " : " << &str_ref << std::endl;
    // Exactly the same, now remember to free the memory on the heap
    delete str_ptr;
}

Что выводит это:

THIS IS A STRING
0xbb2070 : 0xbb2070

Если вы заметили, что даже адреса памяти точно такие же, это означает, что ссылка успешно указывает на переменную в куче! Теперь, если вы действительно хотите стать причудливым, это также работает:

int main(int argc, char** argv) {
    // In the actual new declaration let immediately de-reference and assign it to the reference
    std::string &str_ref = *(new std::string("THIS IS A STRING"));
    // Once again, it works! (at least in gcc)
    std::cout << str_ref;
    // Once again it prints fine, however we have no pointer to the heap allocation, right? So how do we free the space we just ignorantly created?
    delete &str_ref;
    /*And, it works, because we are taking the memory address that the reference is
    storing, and deleting it, which is all a pointer is doing, just we have to specify
    the address with '&' whereas a pointer does that implicitly, this is sort of like
    calling delete &(*str_ptr); (which also compiles and runs fine).*/
}

Что выводит это:

THIS IS A STRING

Поэтому ссылка является указателем под капотом, они оба просто хранят адрес памяти, где адрес, на который указывает адрес, не имеет значения, как вы думаете, что произойдет, если я вызову std :: cout << str_ref; ПОСЛЕ вызова delete & str_ref? Что ж, очевидно, что он хорошо компилируется, но вызывает ошибку сегментации во время выполнения, потому что он больше не указывает на допустимую переменную, у нас по существу есть неработающая ссылка, которая все еще существует (пока она не выпадает из области видимости), но бесполезна.

Другими словами, ссылка - это не что иное, как указатель, у которого абстрагирована механика указателя, что делает его более безопасным и простым в использовании (без случайной математики указателя, без перемешивания '.' И '->' и т. Д.), Предполагая, что вы не пытайтесь глупости, как мои примеры выше;)

Теперь, независимо от того, как компилятор обрабатывает ссылки, у него всегда будет какой-то указатель под капотом, потому что ссылка должна ссылаться на конкретную переменную по определенному адресу памяти, чтобы она работала как положено, от этого не обойтись (следовательно термин «ссылка»).

Единственное главное правило, которое важно помнить со ссылками, это то, что они должны быть определены во время объявления (за исключением ссылки в заголовке, в этом случае она должна быть определена в конструкторе, после того, как объект, в котором она содержится, является построено слишком поздно, чтобы определить это).

Помните, что приведенные выше примеры - это просто примеры, демонстрирующие, что такое ссылка, вы никогда не захотите использовать ссылку таким образом! Для правильного использования ссылки здесь уже есть множество ответов, которые бьют по голове

Другое отличие состоит в том, что вы можете иметь указатели на тип void (а это означает указатель на что-либо), но ссылки на void запрещены.

int a;
void * p = &a; // ok
void & p = a;  //  forbidden

Я не могу сказать, что я действительно доволен этой конкретной разницей. Я бы предпочел, чтобы это было разрешено со смысловой ссылкой на что-либо с адресом и в остальном такое же поведение для ссылок. Это позволило бы определить некоторые эквиваленты функций библиотеки C, таких как memcpy, используя ссылки.

Кроме того, ссылка, которая является параметром для функции, которая является встроенной, может обрабатываться иначе, чем указатель.

void increment(int *ptrint) { (*ptrint)++; }
void increment(int &refint) { refint++; }
void incptrtest()
{
    int testptr=0;
    increment(&testptr);
}
void increftest()
{
    int testref=0;
    increment(testref);
}

Многие компиляторы при включении указателя первой версии фактически вызывают принудительную запись в память (мы явно принимаем адрес). Тем не менее, они оставят ссылку в регистре, который является более оптимальным.

Конечно, для функций, которые не являются встроенными, указатель и ссылка генерируют один и тот же код, и всегда лучше передавать внутренние значения по значению, чем по ссылке, если они не были изменены и возвращены функцией.

Еще одно интересное использование ссылок - предоставление аргумента по умолчанию определенного пользователем типа:

class UDT
{
public:
   UDT() : val_d(33) {};
   UDT(int val) : val_d(val) {};
   virtual ~UDT() {};
private:
   int val_d;
};

class UDT_Derived : public UDT
{
public:
   UDT_Derived() : UDT() {};
   virtual ~UDT_Derived() {};
};

class Behavior
{
public:
   Behavior(
      const UDT &udt = UDT()
   )  {};
};

int main()
{
   Behavior b; // take default

   UDT u(88);
   Behavior c(u);

   UDT_Derived ud;
   Behavior d(ud);

   return 1;
}

Вариант по умолчанию использует аспект ссылок bind const на временную ссылку.

Эта программа может помочь в понимании ответа на вопрос. Это простая программа со ссылкой «j» и указателем «ptr», указывающим на переменную «x».

#include<iostream>

using namespace std;

int main()
{
int *ptr=0, x=9; // pointer and variable declaration
ptr=&x; // pointer to variable "x"
int & j=x; // reference declaration; reference to variable "x"

cout << "x=" << x << endl;

cout << "&x=" << &x << endl;

cout << "j=" << j << endl;

cout << "&j=" << &j << endl;

cout << "*ptr=" << *ptr << endl;

cout << "ptr=" << ptr << endl;

cout << "&ptr=" << &ptr << endl;
    getch();
}

Запустите программу и посмотрите на вывод, и вы поймете.

Кроме того, уделите 10 минут и посмотрите это видео: https://www.youtube.com/watch?v=rlJrrGV0iOg

Я чувствую, что есть еще один момент, который здесь не освещался.

В отличие от указателей, ссылки синтаксически эквивалентны объекту, на который они ссылаются, т.е. любая операция, которая может быть применена к объекту, работает для ссылки и с точно таким же синтаксисом (за исключением, конечно, инициализации).

Хотя это может показаться поверхностным, я считаю, что это свойство имеет решающее значение для ряда функций C ++, например:

• Шаблоны . Поскольку параметры шаблона имеют тип утка, синтаксические свойства типа - это все, что имеет значение, поэтому часто один и тот же шаблон может использоваться с обоими Tи T&.
  (или std::reference_wrapper<T>который все еще полагается на неявное приведение к T&)
  Шаблоны, которые охватывают оба T&и T&&даже более распространены.

• Lvalues . Рассмотрим оператор str[0] = 'X';без ссылок, он будет работать только для c-strings ( char* str). Возвращение символа по ссылке позволяет пользовательским классам иметь одинаковые обозначения.

• Копировать конструкторы . Синтаксически имеет смысл передавать объекты для копирования конструкторов, а не указатели на объекты. Но у конструктора копирования просто нет возможности получить объект по значению - это приведет к рекурсивному вызову того же конструктора копирования. Это оставляет ссылки как единственный вариант здесь.

• Операторские перегрузки . С помощью ссылок можно ввести косвенное обращение к вызову оператора, скажем, operator+(const T& a, const T& b)с сохранением той же записи инфикса. Это также работает для обычных перегруженных функций.

Эти пункты дают значительную часть C ++ и стандартной библиотеки, так что это довольно важное свойство ссылок.

Существует очень важное нетехническое различие между указателями и ссылками: аргумент, передаваемый в функцию указателем, гораздо более заметен, чем аргумент, передаваемый в функцию по неконстантной ссылке. Например:

void fn1(std::string s);
void fn2(const std::string& s);
void fn3(std::string& s);
void fn4(std::string* s);

void bar() {
    std::string x;
    fn1(x);  // Cannot modify x
    fn2(x);  // Cannot modify x (without const_cast)
    fn3(x);  // CAN modify x!
    fn4(&x); // Can modify x (but is obvious about it)
}

В C вызов, который выглядит так, fn(x)может быть передан только по значению, поэтому он определенно не может быть изменен x; чтобы изменить аргумент, вам нужно передать указатель fn(&x). Таким образом, если аргумент не предшествует, &вы знали, что он не будет изменен. (Обратное, &значит измененное, не соответствует действительности, потому что иногда вам придется передавать большие структуры только для чтения по constуказателю.)

Некоторые утверждают, что это такая полезная функция при чтении кода, что параметры указателя всегда следует использовать для изменяемых параметров, а не для constссылок, даже если функция никогда не ожидает a nullptr. То есть эти люди утверждают, что подписи функций, как fn3()указано выше, не должны быть разрешены. Руководящие принципы стиля Google C ++ являются примером этого.

Может быть, некоторые метафоры помогут; В контексте вашего рабочего стола экрана -

• Ссылка требует от вас указать фактическое окно.
• Указатель требует расположения части пространства на экране, которая, как вы уверены, будет содержать ноль или более экземпляров этого типа окна.

Разница между указателем и ссылкой

Указатель может быть инициализирован в 0, а ссылка - нет. Фактически, ссылка должна также ссылаться на объект, но указатель может быть нулевым указателем:

int* p = 0;

Но мы не можем иметь, int& p = 0;а также int& p=5 ;.

Фактически, чтобы сделать это правильно, мы должны сначала объявить и определить объект, затем мы можем сделать ссылку на этот объект, поэтому правильная реализация предыдущего кода будет такой:

Int x = 0;
Int y = 5;
Int& p = x;
Int& p1 = y;

Другим важным моментом является то, что мы можем сделать объявление указателя без инициализации, однако ничего такого нельзя сделать в случае ссылки, которая всегда должна делать ссылку на переменную или объект. Однако такое использование указателя рискованно, поэтому обычно мы проверяем, действительно ли указатель указывает на что-то или нет. В случае ссылки такая проверка не требуется, поскольку мы уже знаем, что ссылка на объект во время объявления является обязательной.

Другое отличие состоит в том, что указатель может указывать на другой объект, однако ссылка всегда ссылается на один и тот же объект, давайте рассмотрим этот пример:

Int a = 6, b = 5;
Int& rf = a;

Cout << rf << endl; // The result we will get is 6, because rf is referencing to the value of a.

rf = b;
cout << a << endl; // The result will be 5 because the value of b now will be stored into the address of a so the former value of a will be erased

Еще один момент: когда у нас есть шаблон, такой как шаблон STL, такой шаблон класса всегда будет возвращать ссылку, а не указатель, чтобы облегчить чтение или присвоение нового значения с помощью оператора []:

Std ::vector<int>v(10); // Initialize a vector with 10 elements
V[5] = 5; // Writing the value 5 into the 6 element of our vector, so if the returned type of operator [] was a pointer and not a reference we should write this *v[5]=5, by making a reference we overwrite the element by using the assignment "="

Разница заключается в том, что непостоянная переменная-указатель (не путать с указателем на константу) может быть изменена в течение некоторого времени во время выполнения программы, требует использования семантики указателя (&, *), а ссылки могут быть установлены после инициализации только (поэтому вы можете установить их только в списке инициализатора конструктора, но никак иначе) и использовать обычную семантику доступа к значениям. В основном ссылки были введены для поддержки перегрузки операторов, как я читал в одной очень старой книге. Как кто-то заявил в этой теме - указатель может быть установлен в 0 или любое другое значение, которое вы хотите. 0 (NULL, nullptr) означает, что указатель инициализируется ничем. Ошибка разыменования нулевого указателя. Но на самом деле указатель может содержать значение, которое не указывает на какое-то правильное расположение в памяти. Ссылки, в свою очередь, стараются не позволять пользователю инициализировать ссылку на что-то, на что нельзя ссылаться из-за того, что вы всегда предоставляете ему правильное значение. Хотя существует множество способов инициализировать ссылочную переменную в неправильном месте памяти, лучше не вдаваться в подробности. На уровне машины и указатель, и ссылка работают равномерно - с помощью указателей. Допустим, в основных ссылках приведены синтаксические сахара. Rvalue ссылки отличаются от этого - они, естественно, объекты стека / кучи. Хотя существует множество способов инициализировать ссылочную переменную в неправильном месте памяти, лучше не вдаваться в подробности. На уровне машины и указатель, и ссылка работают равномерно - с помощью указателей. Допустим, в основных ссылках приведены синтаксические сахара. Rvalue ссылки отличаются от этого - они, естественно, объекты стека / кучи. Хотя существует множество способов инициализировать ссылочную переменную в неправильном месте памяти, лучше не вдаваться в подробности. На уровне машины и указатель, и ссылка работают равномерно - с помощью указателей. Допустим, в основных ссылках приведены синтаксические сахара. Rvalue ссылки отличаются от этого - они, естественно, объекты стека / кучи.

Проще говоря, мы можем сказать, что ссылка - это альтернативное имя для переменной, тогда как указатель - это переменная, которая содержит адрес другой переменной. например

int a = 20;
int &r = a;
r = 40;  /* now the value of a is changed to 40 */

int b =20;
int *ptr;
ptr = &b;  /*assigns address of b to ptr not the value */