面试题：指针和引用的区别是什么？

指针和引用是C++中用于间接访问变量的两种机制，尽管它们有相似之处，但在使用和特性上有显著区别。以下是它们的主要区别：

1. 定义与初始化

• 指针：
  • 指针是一个变量，存储另一个变量的内存地址。
  • 指针可以在声明时不初始化，也可以在后续代码中重新指向其他变量。
  • 示例：

    int a = 10;
    int *p = &a;  // p指向a
    p = nullptr;  // p可以重新指向空

• 引用：
  • 引用是变量的别名，必须在声明时初始化，且不能重新绑定到其他变量。
  • 引用一旦初始化，就不能改变其绑定的对象。
  • 示例：

    int a = 10;
    int &r = a;  // r是a的引用
    // r = b;    // 错误，引用不能重新绑定

2. 空值（Nullability）

• 指针：
  • 指针可以为空（nullptr），表示它不指向任何对象。
• 引用：
  • 引用必须绑定到一个有效的对象，不能为空。

3. 操作符

• 指针：
  • 使用*解引用操作符访问指针指向的对象。
  • 使用&取地址操作符获取变量的地址。
• 引用：
  • 引用本身不需要解引用操作符，直接使用引用名即可访问绑定的对象。

4. 重新赋值

• 指针：
  • 指针可以重新指向其他对象。
• 引用：
  • 引用一旦初始化，就不能重新绑定到其他对象。

5. 内存管理

• 指针：
  • 指针可以指向动态分配的内存，需要手动管理内存（如使用new和delete）。
• 引用：
  • 引用通常用于绑定到已存在的变量，不涉及内存管理。

6. 多级间接访问

• 指针：
  • 指针可以有多级间接访问（如指向指针的指针）。
• 引用：
  • 引用没有多级间接访问的概念，引用本身就是一个别名。

7. 函数参数传递

• 指针：
  • 指针可以作为函数参数传递，允许函数修改指针指向的对象。
  • 示例：

    void func(int *p) {
        *p = 20;
    }
    int a = 10;
    func(&a);  // a的值被修改为20

• 引用：
  • 引用作为函数参数传递时，可以直接修改引用的对象，语法更简洁。
  • 示例：

    void func(int &r) {
        r = 20;
    }
    int a = 10;
    func(a);  // a的值被修改为20

总结

• 指针：灵活，可以重新赋值，可以为空，支持多级间接访问，适合动态内存管理和复杂的数据结构。
• 引用：安全，语法简洁，不能为空，不能重新绑定，适合函数参数传递和简化代码。