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指针与引用的深度解析（408数据结构入门）

news 2025/7/3 9:42:48

C 语言到 C++ 的进阶之路：指针与引用的深度解析
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C 语言是许多程序员学习编程的起点，而 C++ 在 C 语言的基础上进行了扩展和改进，为开发者提供了更强大的功能。在 C++ 语言中，“引用”（Reference）是一个重要的概念，它在某些场景下比指针（Pointer）更安全、更高效。对于 C 语言的学习者来说，理解指针和引用的区别是顺利过渡到 C++ 的关键。本文将通过代码示例对比指针和引用的使用方式，帮助读者更好地掌握这两个概念。

1. 指针 vs. 引用：基本概念

指针（Pointer）

指针是一个变量，它存储另一个变量的地址。指针可以被修改，使其指向不同的内存位置，也可以为空（nullptr）。

int a = 10;
int *p = &a;  // p 存储 a 的地址
*p = 20;      // 通过指针修改 a 的值

引用（Reference）

引用是变量的别名，一旦与某个变量绑定，就不能更改绑定关系，并且必须在定义时初始化。

int a = 10;
int &ref = a;  // ref 是 a 的别名
ref = 20;      // 通过引用修改 a 的值

2. 代码示例：指针与引用的对比

初始化动态数组：指针 vs. 引用

在 C 语言中，我们通常使用指针来动态分配数组：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void initArray(int **arr, int size) {
    *arr = (int *)malloc(size * sizeof(int));
    if (*arr == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        exit(1);
    }
}

int main() {
    int *arr;
    initArray(&arr, 10);
    free(arr);
    return 0;
}

而在 C++ 中，可以使用引用来减少指针操作，提高代码可读性：

#include <iostream>
#include <cstdlib>

void initArray(int *&arr, int size) { // 使用引用
    arr = (int *)malloc(size * sizeof(int));
    if (arr == nullptr) {
        std::cerr << "内存分配失败" << std::endl;
        exit(1);
    }
}

int main() {
    int *arr;
    initArray(arr, 10);
    free(arr);
    return 0;
}

在 C++ 版本中，int *&arr 传递的是 指针的引用，它避免了额外的指针传递，使代码更简洁。

3. 顺序表的操作：指针 vs. 引用

在 C 语言中，我们使用指针来操作顺序表（动态数组）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define InitSize 10

typedef struct {
    int *data;
    int length;
    int MaxSize;
} SqList;

void InitList(SqList *L) {
    L->data = (int *)malloc(sizeof(int) * InitSize);
    if (L->data == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        exit(1);
    }
    L->length = 0;
    L->MaxSize = InitSize;
}

int main() {
    SqList L;
    InitList(&L);
    free(L.data);
    return 0;
}

在 C++ 中，我们可以使用引用，使代码更加直观：

#include <iostream>
#include <cstdlib>

#define InitSize 10

struct SqList {
    int *data;
    int length;
    int MaxSize;
};

void InitList(SqList &L) { // 使用引用
    L.data = (int *)malloc(sizeof(int) * InitSize);
    if (L.data == nullptr) {
        std::cerr << "内存分配失败" << std::endl;
        exit(1);
    }
    L.length = 0;
    L.MaxSize = InitSize;
}

int main() {
    SqList L;
    InitList(L);
    free(L.data);
    return 0;
}