面试题：C++ 中引用和指针在内存分配上的基础差异

Question

请简述 C++ 中引用和指针在内存分配方式上有哪些主要区别，并举例说明。

Answer 1

1. 内存分配方式区别
   • 指针：指针本身是一个变量，存储的是另一个变量的地址。它在声明时会在栈上分配内存空间（如果是局部指针变量），用于存放所指向变量的地址。例如：

int num = 10;
int* ptr = #

这里ptr是指针变量，它在栈上有自己的内存空间，存放的是num的地址。指针可以被重新赋值指向不同的变量，因为它只是保存地址，通过改变保存的地址值就能改变指向。

• 引用：引用是已存在变量的别名，它在声明时必须初始化，并且一旦初始化后就不能再引用其他变量。引用本身不占据额外的内存空间来存储地址，它和被引用的变量共享同一块内存。例如：

int num = 10;
int& ref = num;

这里ref是num的引用，ref不是一个独立的变量，没有额外的内存用于存储地址，它和num在内存中代表同一块区域。

2. 举例说明

#include <iostream>

int main() {
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;

    // 指针示例
    int* ptr = &num1;
    std::cout << "指针ptr指向的地址: " << ptr << ", 指向的值: " << *ptr << std::endl;
    ptr = &num2;
    std::cout << "指针ptr重新指向后地址: " << ptr << ", 指向的值: " << *ptr << std::endl;

    // 引用示例
    int& ref = num1;
    std::cout << "引用ref的值: " << ref << std::endl;
    // ref = num2; 这行代码是错误的，引用一旦初始化不能再改变引用对象
    return 0;
}

在上述代码中，指针ptr可以重新指向不同的变量，而引用ref一旦绑定到num1，就不能再绑定到其他变量，体现了它们在内存使用和特性上的差异。