Java和C/C++的指針有什么區(qū)別

點(diǎn)進(jìn)這篇文章的朋友們，如果對(duì)「指針」沒有概念，那么請(qǐng)面壁思過。

你不是一個(gè)正統(tǒng)的程序員，你是野路子，是faker，在技術(shù)這條路上注定走不遠(yuǎn)。

閑話少述，正文開始。

1、從操作符說起

要看「引用」和「指針」的區(qū)別，首先要看操作符。

在c/c++中，指針相關(guān)的操作符有3個(gè)：& -> *

在Java中，引用相關(guān)的操作符有1個(gè)：.

What，引用就一個(gè)操作符？？？那我們就來看下，操作符各有什么作用

注：指針使用結(jié)構(gòu)體來舉例，便于和引用的對(duì)象來比較

1.1、C/C++中指針操作符 & -> * 的作用

定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體和變量

• ?typedef stuct {
  ? ? ?int sex;
  ? ? ?int age;
  ?} student_t;
  ??
  ?student_t stu1 = {1, 20};

操作符&，將數(shù)據(jù)的地址讀取到一個(gè)指針：

• ?int* p_addr = &stu1; // 創(chuàng)建一個(gè)指針p_addr，p_addr存儲(chǔ)了stu1的地址

操作符->，讀/寫一個(gè)指針所指向結(jié)構(gòu)體地址的成員數(shù)據(jù)

• ?int age = p_addr->age;
  ?p_addr->age = 44;

操作符*，讀/寫一個(gè)指針中地址的數(shù)據(jù)：

• ?student_t stu2 = *p_addr; // 將p_addr地址的數(shù)據(jù)讀取到stu2
  ?*p_addr = {2, 8}; // 將數(shù)據(jù)寫入p_addr地址

注：c++中也有引用，但不在本文討論范圍內(nèi)

1.2、Java中引用操作符 . 的使用

定義一個(gè)類和對(duì)象

• ?public class Student{
  ? ? ?public Integer sex;
  ? ? ?public Integer age;
  ? ? ?
  ? ? ?Student(Integer s, Integer a) {
  ? ? ? ? ?sex = s;
  ? ? ? ? ?age = a;
  ? ? ?}
  ?}
  ?Student stu1 = new Student(1, 20); // 創(chuàng)建一個(gè)引用stu1，stu1中存儲(chǔ)的不是對(duì)象的數(shù)據(jù)，而是是對(duì)象的地址，也即引用
  ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // stu1存放在stack，對(duì)象存放在heap

將數(shù)據(jù)的地址讀取到一個(gè)引用

• ?Student p_addr = stu1; // 創(chuàng)建一個(gè)引用p_addr，把stu1中存儲(chǔ)的對(duì)象的地址，賦給p_addr

讀/寫一個(gè)引用所指向對(duì)象地址的成員數(shù)據(jù)

• ?Integer age = stu.age;
  ?stu.age = 44;

注：Java只有引用，沒有指針，而引用弱化了地址和數(shù)據(jù)的概念，所以程序員們更要深刻理解引用的本質(zhì)，寫出更健壯的代碼。

如此看來，C/C++指針的操作符 * 能干的活，Java的引用干不了，也就是指針能直接對(duì)地址的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀/寫，引用則不能。

那咱就來看看，具體那些活是指針能干，引用干不了。。。

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?

2、指針能干，引用干不了的活~

2.1、指針可以指向任意一個(gè)地址，引用只能指向一個(gè)對(duì)象

指針可以給用操作符&給其一個(gè)數(shù)據(jù)的地址，也可以直接給其一個(gè)地址，甚至空地址

• ?student_t* p_addr = &stu1;
  ?student_t* p_addr = 0x12000;
  ?student_t* p_addr = NULL;

指針可以對(duì)地址進(jìn)行加減操作，從而修改相鄰地址的數(shù)據(jù)，比如修改一個(gè)數(shù)組

• ?int data[4] = {1,2,3,4};
  ?int* p_addr = data;
  ?*p_addr = 6;
  ?p_addr += 1;
  ?*p_addr = 7;
  ?p_addr += 1;
  ?*p_addr = 8;
  ?p_addr += 1;
  ?*p_addr = 9;
  ?// 此時(shí)數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)為：{6,7,8,9}

引用只能指向一個(gè)對(duì)象，不能直接給其一個(gè)地址，也不能空引用

• ?Student stu = new Student();
  ?Student stu = 0x12000; // 對(duì)不起，編譯不通過。。。

2.1.1、有什么用？

• 在底層驅(qū)動(dòng)開發(fā)時(shí)，寄存器的地址是固定的，
  • 想要修改寄存器的數(shù)據(jù)，需創(chuàng)建一個(gè)指針，把寄存器地址賦給指針，然后去修改寄存器。
  • ?// 點(diǎn)亮一個(gè)LED
    ?int* p_led_addr = 0x1233; // LED寄存器地址是0x1233，將其賦給指針p_led_addr
    ?*p_led_addr = 1; // LED亮
    ?*p_led_addr = 0; // LED滅
    ?int state = *p_led_addr; // 讀取LED的亮滅狀態(tài)
  • 修改連續(xù)地址的多個(gè)寄存器
  • ?// 點(diǎn)亮多個(gè)LED
    ?int* p_led_addr = 0x1233; // LED寄存器地址是0x1233，將其賦給指針p_led_addr
    ?*p_led_addr = 1; // LED亮
    ?*(p_led_addr+1) = 1; // LED2亮
    ?*(p_led_addr+2) = 1; // LED3亮
• 顯而易見，引用能不能干？？？干不了！

?

2.2、指針可以隨意修改所指向地址的數(shù)據(jù)

• 指針大法
• ?student_t* p_addr = &stu1; // 創(chuàng)建Student類型的指針，指向一個(gè)stu1
  ?*p_addr = 24242; // 將24242寫入stu1的地址
• 引用只能修改所指向?qū)ο蟮?strong>固定成員，或者通過所指向?qū)ο筇峁┑?strong>固定方法來修改數(shù)據(jù)
• 有什么用？

好像沒啥用。。。

3、指針的缺陷

3.1、野指針

• 定義

指針在創(chuàng)建時(shí)，未初始化，此時(shí)指向的地址是隨機(jī)的！此時(shí)指針讀寫，破壞程序運(yùn)行！

指針?biāo)赶虻刂返臄?shù)據(jù)已經(jīng)被釋放，此時(shí)指針讀寫，則破壞程序運(yùn)行！

• 原因

指針可以指向任意一個(gè)地址；而引用必須指向一個(gè)確定的對(duì)象

指針不能自動(dòng)解除指向；而引用在指向的對(duì)象銷毀時(shí)，會(huì)自動(dòng)解引用

• 后果

程序奔潰、不能按預(yù)期運(yùn)行、代碼漏洞

3.2、C語言強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換造成的內(nèi)存誤修改

• 定義

將類型A的變量s，強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成類型B，然后將其s的地址賦給指向類型B的指針p，對(duì)指針p讀寫

此時(shí)類型B的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能并不兼容類型A，導(dǎo)致對(duì)變量s的誤修改

• 原因

C語言強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的不嚴(yán)格檢查，過于粗魯

這是C++為什么要引入四個(gè)轉(zhuǎn)換符的原因

• 后果

程序奔潰、不能按預(yù)期運(yùn)行、代碼漏洞

4、總結(jié)

4.1、引用能做到的，指針都能無損的做到——反之則不行

• 指針的操作符 * 能干的活，引用干不了，也就是指針能直接對(duì)地址的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，引用則不能
  • 指針可以指向任意一個(gè)地址（甚至空地址），引用只能指向一個(gè)對(duì)象（不可空引用）
  • 指針可以對(duì)地址進(jìn)行加減操作，從而修改相鄰地址的數(shù)據(jù)，比如修改一個(gè)數(shù)組
  • 指針不能自動(dòng)解除指向；而引用在指向的對(duì)象銷毀時(shí)，會(huì)自動(dòng)解引用
• 指針可以隨意修改所指向地址的數(shù)據(jù)
  • 引用只能修改所指向?qū)ο蟮?strong>固定成員，或者通過所指向?qū)ο筇峁┑?strong>固定方法來修改數(shù)據(jù)

4.2、指針的靈活帶來缺陷，引用的不靈活帶來安全

引用避免了對(duì)地址的直接讀寫，增強(qiáng)了內(nèi)存操作的規(guī)范，從而增強(qiáng)了語言內(nèi)存安全性，降低了對(duì)開發(fā)者的要求。

指針和引用，各有各的用途，我們理解本質(zhì)后，在不同的場(chǎng)景選擇合適的工具即可！

?

4.3、題外話：C++引用和Java引用的區(qū)別

C++中一個(gè)引用指向的地址不會(huì)改變，改變的是指向地址的內(nèi)容，然而Java中引用指向的地址在變！！

如果非要對(duì)比著看，那么Java中的“引用”倒是和C/C++的指針更像一些，和C++的“引用”很不一樣。

java去除指針概念，就用引用羅...

你看 java:

?

A a = new A(1);?
A b = new A(2);?
b = a;?

沒有問題，a 和 b引用同一個(gè)對(duì)象A(2)，原來的A(1)成為沒有被引用的對(duì)象。 垃圾回收機(jī)制會(huì)在之后的某個(gè)時(shí)刻把A(1)干掉。

而C++則不然。C++的引用就語義上說是“別名”【本質(zhì)是個(gè)const指針，又叫指針常量】，而并不是指針的另一種用法：

?

A a = A(1);?
A b = A(2);?
A& c = b; //c 是 b的別名?
c = a; //并不是 c 引用 a，而是拷貝操作 c.operator= ( a )?

就語言機(jī)制來說，java的引用是用來管理和命名對(duì)象；

而，C++的引用機(jī)制是很純粹的，就是別名而已，一旦定義就無法修改，即無法再指向其他變量。

每種語言的特性都是整體的有機(jī)部分。

我們知道， java的引用機(jī)制是一個(gè)很復(fù)雜的機(jī)制。他必須區(qū)分“基本對(duì)象”和“復(fù)合對(duì)象”，你可以想象一下，如果其中沒有基本對(duì)象，那么我們?nèi)绾瓮瓿蓪?duì)象的復(fù)制？ 唯一的解決方案是提供兩個(gè)等于號(hào)，或者一律用構(gòu)造函數(shù).... 但是綜合來看，他和垃圾回收形成了相當(dāng)完美的組合方案。

而C++ 的引用機(jī)制為運(yùn)算符重載提供了大幅度的支持。C++ 的引用是用類“模擬”基本對(duì)象的根本要求。 如果C++使用java那種引用，那么原本漂亮的 operator[]、 proxy class 等就很難實(shí)現(xiàn)了。 更進(jìn)一步， C++ 的運(yùn)算符重載對(duì) C++ 的模版機(jī)制提供了強(qiáng)力的支持

審核編輯：湯梓紅