一.指針和引用的概念
指針：指針是一個變量，其值為另一個變量的內存地址。我們可以通過指針來間接訪問和修改它所指向的變量的值。
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int main() {
int x = 10;
int* ptr = &x; // 指針ptr指向x的地址
cout << "x的值: " << x << endl; // 直接訪問x
cout << "x的地址: " << &x << endl; // 輸出x的地址
cout << "ptr的值: " << ptr << endl; // 輸出ptr存儲的地址（即x的地址）
cout << "ptr指向的值: " << *ptr << endl; // 通過指針訪問x的值
*ptr = 20; // 通過指針修改x的值
cout << "修改後x的值: " << x << endl;
return 0;
}引用：引用是已存在變量的別名，它與被引用的變量共享同一內存地址。引用一旦初始化後，就不能再指向其他變量。
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int main() {
int x = 10;
int& ref = x; // ref是x的引用（別名）
cout << "x的值: " << x << endl;
cout << "ref的值: " << ref << endl;
cout << "x的地址: " << &x << endl;
cout << "ref的地址: " << &ref << endl; // 與x的地址相同
ref = 20; // 通過引用修改x的值
cout << "修改後x的值: " << x << endl;
return 0;
}二.指針與引用的核心區別
1. 聲明與初始化
- 指針：使用
*聲明，可以不初始化（但不推薦），也可以初始化為nullptr
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int* ptr1; // 未初始化的指針（危險）
int* ptr2 = nullptr; // 空指針
int x = 5;
int* ptr3 = &x; // 指向x的指針- 引用：使用
&聲明，必須在創建時初始化，且不能初始化為nullptr
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int x = 5;
int& ref1 = x; // 正確，ref1是x的引用
// int& ref2; // 錯誤，引用必須初始化
// int& ref3 = nullptr; // 錯誤，不能將引用初始化為空2. 可修改性
- 指針：可以改變指向的對象
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int x = 5, y = 10;
int* ptr = &x;
ptr = &y; // 指針現在指向y- 引用：一旦綁定到某個對象，就不能再綁定到其他對象
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int x = 5, y = 10;
int& ref = x;
ref = y; // 這是將y的值賦給x，而不是讓ref引用y3. 空值
- 指針：可以為空（
nullptr），表示不指向任何對象
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int* ptr = nullptr; // 空指針- 引用：不能為空，必須始終引用一個有效的對象。不存在 "空引用" 的概念
4. 內存佔用
- 指針：需要佔用內存空間來存儲地址（通常為 4 字節或 8 字節，取決於系統）
- 引用：在語法層面不佔用內存空間，它只是一個別名。編譯器通常會使用指針來實現引用，但這是編譯器內部的事情，對程序員是透明的。
5. 操作符
- 指針：使用
*運算符訪問指向的對象，使用->運算符訪問指向對象的成員
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struct Person {
string name;
int age;
};
Person p{"Alice", 30};
Person* ptr = &p;
cout << ptr->name << endl; // 使用->訪問成員
cout << (*ptr).age << endl; // 先解引用再用.訪問成員- 引用：直接使用
.運算符訪問成員，無需解引用
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Person p{"Bob", 25};
Person& ref = p;
cout << ref.name << endl; // 直接使用.訪問成員6. 多級訪問
指針：支持多級指針（指針的指針）
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int x = 5;
int* ptr = &x;
int**ptr_ptr = &ptr; // 指向指針的指針
cout << ** ptr_ptr << endl; // 輸出5引用：不支持多級引用，不存在 "引用的引用"
三.指針與引用的共同點
- 都可以間接訪問和修改所指向 / 引用的變量
- 都可以作為函數參數，實現參數的 "傳址" 效果，允許函數修改實參的值
- 都可以指向 / 引用堆上分配的內存
何時使用指針，何時使用引用？
使用引用的場景：
- 函數參數傳遞，尤其是對於大型對象，可以避免拷貝開銷，同時不希望參數為 null
- 函數返回值，當函數需要返回容器元素或對象成員的訪問權時
- 操作符重載（如
operator=），使語法更自然
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// 引用作為函數參數
void swap(int& a, int& b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 引用作為函數返回值
vector vec = {1, 2, 3};
int& get_element(int index) {
return vec[index]; // 返回向量元素的引用
}使用指針的場景：
- 需要表示 "空" 的情況（可以使用
nullptr） - 需要改變指向的目標時
- 處理動態分配的內存
- 實現數據結構（如鏈表、樹等）
- 函數需要返回多個值時（通過指針參數）
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// 指針表示空值
int* find(int* arr, int size, int target) {
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (arr[i] == target) {
return &arr[i];
}
}
return nullptr; // 未找到，返回空指針
}
// 動態內存分配
int* create_array(int size) {
return new int[size]; // 返回指向新分配數組的指針
}指針和引用都是 C++ 中用於間接訪問變量的重要工具，它們各有特點和適用場景：
- 指針更靈活，可以為空，可以改變指向，但使用不當容易引發錯誤
- 引用更安全，必須初始化且不能為 null，語法更簡潔，但靈活性較低
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