面试题：C++中引用和指针的区别

Question

在C++编程中，引用和指针都能实现对数据的间接访问。请详细阐述引用和指针在定义、初始化、内存分配、使用方式以及空值处理等方面有哪些具体区别？

Answer 1

定义

• 引用：是已存在变量的别名，定义时需指定关联的变量，语法为类型 &引用名 = 已存在变量; ，例如int a = 10; int &ref = a; 。
• 指针：是一个变量，存储的是另一个变量的内存地址，定义语法为类型 *指针名; ，例如int *ptr; 。

初始化

• 引用：必须在定义时初始化，一旦初始化后就不能再引用其他变量。
• 指针：定义时可不初始化，但使用未初始化的指针会导致未定义行为，初始化时需指定一个变量的地址，例如int a = 10; int *ptr = &a; 。

内存分配

• 引用：不占用额外的内存空间，它只是目标变量的别名，和目标变量共享同一块内存。
• 指针：本身占用内存空间，在32位系统中一般占4字节，64位系统中一般占8字节，用于存储所指向变量的内存地址。

使用方式

• 引用：使用时就像使用原变量一样，直接通过引用名访问和操作数据，例如ref = 20; 。
• 指针：需要使用解引用运算符*来访问所指向内存中的数据，例如*ptr = 20; ；访问指针本身的地址需使用&运算符，如cout << &ptr; 。

空值处理

• 引用：不存在空引用，因为引用必须在定义时初始化，所以总是指向一个合法的对象。
• 指针：可以有NULL（C++11之前）或nullptr（C++11及之后）指针，表示不指向任何对象，在使用指针前需要检查是否为nullptr，如if (ptr != nullptr) { *ptr = 20; } 。