C++ 引用和指针的区别

众所周知，引用是某一个变量的别称。指针是一个变量，变量的内容是某一个变量的地址

下面从实现方式和应用两个维度剖析这两者的不同

指针的实现

指针从本质上来讲还是一个变量。和普通变量不一样的是：指针变量中存放的是其他变量的地址(变量都是需要占用存储空间的，有一个对应的地址)。

引用的实现

之前自己理解的引用不是变量。是在编译期间被编译器替换掉的一个符号，相当于是一个宏。这个理解是错误的。引用是一个变量，实现上可以把他当成一个不能改变其内容的指针。看下面代码的反汇编

源码:

#include 
#include 

void func(int& a) {
    a = 1;
    printf("func a address:%pn", &a);
    return;
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    int mainA = 2;
    printf("main mainA address:%pn", &mainA);
    func(mainA);
    int & A = mainA;
    A = 3;
    printf("main A address:%pn",&A);
    return 0;
}

函数func对应的汇编代码

0804841d <_Z4funcRi>:
 804841d:       55                      push   %ebp
 804841e:       89 e5                   mov    %esp,%ebp
 8048420:       83 ec 18                sub    $0x18,%esp
 8048423:       8b 45 08                mov    0x8(%ebp),%eax
 8048426:       c7 00 01 00 00 00       movl   $0x1,(%eax)
 804842c:       8b 45 08                mov    0x8(%ebp),%eax
 804842f:       89 44 24 04             mov    %eax,0x4(%esp)
 8048433:       c7 04 24 30 85 04 08    movl   $0x8048530,(%esp)
 804843a:       e8 b1 fe ff ff          call   80482f0 
 804843f:       90                      nop
 8048440:       c9                      leave  
 8048441:       c3                      ret

指令8048423处是把入栈的参数放到寄存器eax中。指令8048426处是把数字1放入eax所指示的地址上。那么我们需要搞清楚在调用函数func的时候入栈的参数是什么?

看下main函数的汇编代码

08048442 :
 8048442:       55                      push   %ebp
 8048443:       89 e5                   mov    %esp,%ebp
 8048445:       83 e4 f0                and    $0xfffffff0,%esp
 8048448:       83 ec 20                sub    $0x20,%esp
 804844b:       c7 44 24 18 02 00 00    movl   $0x2,0x18(%esp)
 8048452:       00 
 8048453:       8d 44 24 18             lea    0x18(%esp),%eax
 8048457:       89 44 24 04             mov    %eax,0x4(%esp)
 804845b:       c7 04 24 43 85 04 08    movl   $0x8048543,(%esp)
 8048462:       e8 89 fe ff ff          call   80482f0 
 8048467:       8d 44 24 18             lea    0x18(%esp),%eax
 804846b:       89 04 24                mov    %eax,(%esp)
 804846e:       e8 aa ff ff ff          call   804841d <_Z4funcRi>
 8048473:       8d 44 24 18             lea    0x18(%esp),%eax
 8048477:       89 44 24 1c             mov    %eax,0x1c(%esp)
 804847b:       8b 44 24 1c             mov    0x1c(%esp),%eax
 804847f:       c7 00 03 00 00 00       movl   $0x3,(%eax)
 8048485:       8b 44 24 1c             mov    0x1c(%esp),%eax
 8048489:       89 44 24 04             mov    %eax,0x4(%esp)
 804848d:       c7 04 24 5a 85 04 08    movl   $0x804855a,(%esp)
 8048494:       e8 57 fe ff ff          call   80482f0 
 8048499:       b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
 804849e:       c9                      leave  
 804849f:       c3                      ret

指令804844b处，把数字2赋值给变量mainA。指令8048467及后面的两条指令是对函数func的调用。分析这三条指令

指令8048467: 把esp+0x18 (变量mainA的地址)赋值给寄存器eax。

指令804846b: 把eax的值入栈。

指令804846e: 调用函数func。

可以得出结论：调用函数func时，入栈的参数是变量mainA的地址。函数调用过程的引用变量传递的是变量的地址。那么还有另外一个问题：在非函数调用的场景下，引用变量是怎么实现的呢

分析main函数中的引用变量A是怎么实现的，有关的指令为8048473及其后的三条指令

指令8048473：把esp+0x18（变量mainA的地址）赋值给寄存器eax

指令8048477：把eax的值放到esp+0x1c（变量A的地址）指示的地址空间中

指令804847b：把esp+0x1c（变量A的地址）地址空间中的内容（变量mainA的地址）赋值给寄存器eax，

指令804847f：把数字3放到eax指示的地址空间中

可以得出结论：在非函数调用的场景下，引用变量也是通过指针实现的。

编译器在处理引用变量的特殊处理：（待验证）

1. 对于引用变量取地址符& 获取的是引用变量的内容，而并非是引用变量的地址

2. 对于引用变量的赋值，把需要赋值的内容放到引用变量的内容所指示的地址空间中

那么对于多级引用的情况是什么样子的呢？todo

1. int a =2; int & b = a; int & c = b;

引用的使用

可以把引用的使用当成一个不能改变其内容的指针变量。而普通的指针变量是可以改变变量中的内容的

C++ 引用和指针的区别

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