C++ 左值引用与一级指针示例详解

左值引用用于一级指针时,有以下几种用法:

//方式一:引用一级指针,常规用法
int a = 5;
int * pa = &a;
int * &rpa = pa;

//方式二:引用指向常量的一级指针,以下几种为等效表示
int a = 5;
const int * pa = &a;
const int * &rpac = pa; //方式一
int const * &rpac = pa; //方式二

//方式三:引用一级指针的常引用,引用自身为常量
int a = 5;
int * pa = &a;
int * const &crpa = pa;

//方式四:引用指向常量的一级指针,且引用自身为常量,以下几种为等效表示
int a = 5;
int * pa = &a;
const int * const &crpac = pa; //方式一
int const * const &crpac = pa; //方式二

在Microsoft Visual Studio中连续多个const会被编译器解释成一个,即const const const const int *&与const int *&等效,除此之外,const int const *&在Microsoft Visual Studio中也与const int *&等效,而int *& const在QT minGW中将会报错,在Microsoft Visual Studio中与int *&等效。

各类型引用可修改属性如下表所示:

引用类型修改*rp修改rp
int * &rp可以可以
const int * &rp不可以可以
int * const &rp可以不可以
const int * const &rp不可以不可以

若将变量的地址赋予引用(例如rp=&x),各类型引用可接受的变量地址如下表所示:

引用类型int变量地址const int变量地址
int * &rp不可以不可以
const int * &rp不可以不可以
int * const &rp声明时可以(将创建临时变量)不可以
const int * const &rp声明时可以(将创建临时变量)声明时可以(将创建临时变量)

若将一级指针变量赋予引用(例如rp=p),各类型引用可接受的一级指针变量如下表所示。若赋值时等号右边是函数返回的临时指针变量(属于右值),则只有当等号左边为int * const &以及const int * const &类型时不会报错,此时必会创建临时变量(与const左值引用性质一致)。

引用类型int *变量const int *变量int * const变量const int * const变量
int * &rp可以不可以不可以不可以
const int * &rp不可以可以不可以不可以
int * const &rp声明时可以不可以声明时可以不可以
const int * const &rp声明时可以(将创建临时变量)声明时可以声明时可以(将创建临时变量)声明时可以

若将引用变量赋予引用(例如rp=rp2),各类型引用可接受的引用变量如下表所示。比较上下两表可知,左值引用类型变量被初始化完毕后,若要将其赋值给另一引用变量,赋值时的表现与所引用类型的变量相一致。

引用类型int *&变量const int *&变量int * const&变量const int * const&变量
int * &rp可以不可以不可以不可以
const int * &rp不可以可以不可以不可以
int * const &rp声明时可以不可以声明时可以不可以
const int * const &rp声明时可以(将创建临时变量)声明时可以声明时可以(将创建临时变量)声明时可以

补充:C++ (左值)引用和指针简介

 

1. 引用

引用(reference):引用指向一个左值,并一直与指向的左值绑定(bind)在一起。用《C++ Primer》里面的话说,引用就是“给对象起了另外一个名字”

int ival = 1024;
int &refVal = ival; // refVal引用ival

引用必须被初始化:引用被声明后必须被立刻初始化,否则就会报错

int ival = 1024;
int &refVal = ival; // 顺利引用
int &refVal2;        // 报错,因为没有初始化

引用无法更改指向的左值:引用一旦经过初始化绑定后,就无法更改绑定的对象
引用不是对象:引用只是一个对象的别名,自身不是对象。你对引用的赋值,取值实际上等于对其引用的对象的赋值,取值

int ival = 1024;
int &refVal = ival;
refVal = 2;            // 等于对ival赋值
int ii = refVal;    // 等于将ival的值赋给ii

一个对象多个引用:这是允许的,一个对象可以拥有多个”别名“

int ival = 1024;
int &refVal = ival;
int &refVal2 = ival;    // refVal2作为ival的第二个引用

 

2. 指针

指针(Pointer):指针用于存储一个对象的地址,我们称为“指向”某个对象。通过指针,我们可以访问到对象在内存空间中的地址以及对象本身存储的值

int *p;    // 定义一个指针

2.1. 获取地址与访问对象

利用指针获取对象地址:由于指针本身是“存储地址的对象”,我们不能直接让指针存储对象本身,这时候就需要用取地址符(&)来提取对象的地址

int ival = 42;
int *p = &ival;        // 让指针p指向ival的地址

利用指针访问对象:直接访问指针的话,得到的是地址。要访问实际对象,就要用到解引用符(*)。解引用只适用于指向某个对象的有效指针

int ival = 42;
int *p = &ival;
int ival2; // 新定义整数类型变量ival2
ival2 = *p; // 将ival2赋值为p指向的值(也就是ival的值)

2.2. 指针的特殊状态

空指针(Null Pointer):一个值为0,不指向任何对象的指针

// 以下三行代码本质相同,都是初始化一个空指针
int *p1 = nullptr;    
int *p2 = 0;
int *p3 = NULL;

未初始化的指针:未指向任何地址,并且也不是空指针的指针是忌使用的。这样的指针由于指向的位置不确定,访问时有可能会造成未定义行为(Undefined Behaviour)。所以在定义指针时,一定要进行初始化,即便现在不会立刻使用,也要初始化为空指针

2.3 void* 指针

void类型:void被称之为“空类型”,它一般被用与没有返回值的函数上。
void*指针:一个void类型的指针同样能指向一块内存地址,但因为类型是空,我们没有办法知晓指向的类型,以至于不知道该类型占用的内存大小,因此无法访问指向的对象本身。

 

3. 引用和指针的复合使用

引用的引用:不合法。因为引用本身不是对象,所以无法使一个引用绑定另一个引用
引用的指针:不合法。因为引用本身不是对象,所以无法使一个指针指向一个引用
指针的引用:合法。指针本身是对象,引用可以绑定指针

int i = 42;
int *p = &i;
int *&r = p;    // r引用指针p

指针的指针:合法。指针本身是对象,指针可以指向指针

int i = 42;
int *p = &i;    // p指向i
int **p2 = &p;    // p2指向p

std::cout << **p2 << std::endl;    // 两次解引,输出“42”

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