面试题：C++中指针与引用的区别及指针的内存释放

Question

请阐述C++中指针和引用的主要区别。假设有一个通过`new`关键字创建的指针数组，如何正确释放其内存？请写出具体代码示例。

Answer 1

指针和引用的主要区别：

1. 定义：
   • 指针：指针是一个变量，其值为另一个变量的地址，即内存位置的直接地址。可以通过*运算符来访问指针所指向的变量。例如：int* ptr; 定义了一个指向 int 类型的指针。
   • 引用：引用是已存在变量的别名，一旦初始化后就不能再引用其他变量。定义时必须初始化。例如：int num = 10; int& ref = num; 定义了 num 的引用 ref。
2. 内存分配：
   • 指针：指针本身需要占用内存空间，用于存储所指向变量的地址。在32位系统下，指针通常占用4个字节，在64位系统下通常占用8个字节。
   • 引用：引用本身不占用额外的内存空间，它只是被引用变量的别名。
3. 可修改性：
   • 指针：指针可以在初始化后重新指向其他变量。例如：int a = 10, b = 20; int* ptr = &a; ptr = &b;
   • 引用：引用一旦初始化后，就不能再引用其他变量。
4. 空值：
   • 指针：指针可以为空（nullptr，在C++11之前是NULL），表示不指向任何有效的内存地址。例如：int* ptr = nullptr;
   • 引用：引用必须始终指向一个有效的对象，不存在空引用。定义引用时必须初始化。
5. 运算符：
   • 指针：指针使用*运算符来访问所指向的变量，使用&运算符来获取指针变量本身的地址。
   • 引用：引用使用&运算符来声明，但在使用时就像使用被引用的变量一样，不需要额外的运算符来间接访问。

释放通过new关键字创建的指针数组的内存：

#include <iostream>

int main() {
    // 创建一个指针数组
    int* arr[5];
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        arr[i] = new int(i);
    }

    // 释放指针数组中的每个指针所指向的内存
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        delete arr[i];
    }

    return 0;
}

如果使用new[]创建数组，则需要使用delete[]来释放内存，示例如下：

#include <iostream>

int main() {
    // 创建一个指针数组
    int** arr = new int*[5];
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        arr[i] = new int(i);
    }

    // 释放指针数组中的每个指针所指向的内存
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        delete arr[i];
    }
    // 释放指针数组本身的内存
    delete[] arr;

    return 0;
}