温故而知新之-C++

指针的退化及如何避免

在C++中，”指针退化”是指当数组作为函数参数传递时，它会”退化”为指向第一个元素的指针。这是因为在C++中，数组并不知道它们自己的大小，所以当你把一个数组作为参数传递给一个函数时，函数并不知道这个数组的大小，只知道它的起始地址。

例如，假设你有一个函数void foo(int arr[])，当你传递一个数组给这个函数时，例如int arr[10]; foo(arr);，函数foo实际上看到的是一个指向arr的第一个元素的指针，而不是整个数组。

要防止指针退化，有几种方法：

1. 使用标准库容器，如std::vector或std::array。这些容器知道它们自己的大小，因此不会发生指针退化。例如： void foo(std::vector<int>& arr)。

2. 使用模板函数，使函数可以接受数组的引用，并且能够保留数组的大小信息。例如： template<size_t N> void foo(int (&arr)[N])。

3. 传递数组的大小作为另一个参数。例如： void foo(int* arr, size_t size)。这样，即使数组退化为指针，函数仍然可以知道数组的大小。

引用与指针的区别

在C++中，指针和引用都可以用于间接引用其他对象。然而，它们在语法和行为上有一些关键的不同：

1. 初始化：引用在创建时需要初始化，并且一旦初始化后就不能改变引用的目标，也就是说它始终引用最初赋给它的对象。而指针可以在任何时间指向任何对象或者NULL。

2. 空值：指针可以为NULL，表示它不指向任何对象。而引用必须始终引用一个有效的对象，不能有NULL引用。

3. 间接访问：使用指针时，需要使用解引用运算符(*)来访问它指向的对象，而引用则可以像普通变量那样直接使用。

4. 支持的操作：指针支持更多的操作，例如指针算术（即增加或减少指针的值，以指向内存中的不同位置）。引用则不能进行这种操作。

5. 内存占用：引用实际上并不占用任何内存，它只是一个别名。而指针是一个实际的变量，它占用内存空间并存储一个地址值。

   但引用在程序中并不是不占用任何字节，引用本质上就是一个常量指针（constant pointer）。它在内存中占据的空间和指针一样，通常是 4 字节（在 32 位系统）或 8 字节（在 64 位系统）。然而，引用本身并不存储任何值，它只是一个别名，代表它引用的对象。在某些优化的情况下，如果引用没有被用作一个对象的别名（也就是说，它被直接用于访问该对象），编译器可能会优化掉引用，使其不占用任何内存空间。但是，这种优化并不是在所有情况下都会发生。所以，说引用不占用内存空间并不完全准确，实际情况取决于编译器的优化和引用的使用方式。

总的来说，引用在某些情况下可以提供更简洁的语法，而指针则提供了更大的灵活性和控制能力。选择使用哪一个取决于具体的编程需求。