指针和引用

在 C++ 中，指针和引用是允许直接内存操作和高效数据传递的基本概念。它们对于理解 C++ 如何管理内存以及与硬件交互至关重要，并且它们与 JavaScript 的内存模型有显著差异。

指针概念和语法

指针是一个存储另一个变量内存地址的变量。它“指向”内存中存储值的位置。指针功能强大，但需要仔细处理。

声明和初始化指针

• int* ptr; // 声明一个指向整数的指针。
• int* ptr = &variable; // 使用 variable 的地址初始化 ptr。

解引用指针

• *ptr // 访问存储在 ptr 中内存地址的值。

引用概念和语法

引用是现有变量的别名（另一个名称）。一旦引用被初始化为一个变量，它就不能被重新设置以引用另一个变量。引用通常用于通过引用将参数传递给函数。

声明和初始化引用

• int& ref = variable; // 声明一个引用 ref 并将其绑定到 variable。

指针算术运算

指针算术运算涉及对指针执行算术运算。它主要用于数组。

• ptr + n：将指针向前移动 n 个元素（而不是 n 个字节）。
• ptr - n：将指针向后移动 n 个元素。
• ptr1 - ptr2：计算 ptr1 和 ptr2 之间的元素数量。

函数指针

函数指针是指向函数内存地址的指针。它允许你间接调用函数、将函数作为参数传递或将它们存储在数据结构中。

指针和引用之间的差异

常见指针错误

• 悬空指针： 指向已释放内存的指针。
• 野指针： 未初始化且指向任意内存位置的指针。
• 空指针解引用： 尝试解引用 nullptr，导致程序崩溃。
• 内存泄漏： 忘记 delete 动态分配的内存（模块 2 中已涵盖）。

与 JavaScript 引用的比较

JavaScript 没有 C++ 意义上的明确指针或引用。相反，持有对象（包括数组和函数）的 JavaScript 变量存储对这些对象的引用。这些引用由 JavaScript 引擎的垃圾回收器管理。

• 无手动内存管理： 你不需要在 JavaScript 中 new 或 delete 对象；GC 会处理它。
• 无指针算术运算： 你不能对 JavaScript 引用执行算术运算。
• 引用可以重新赋值： 与 C++ 引用不同，JavaScript 引用可以重新赋值以指向不同的对象。

本质上，JavaScript 的对象引用在某种程度上类似于 C++ 指向对象的指针，但具有自动内存管理，并且无法执行指针算术运算或直接内存访问。

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练习题：

1. 解释 C++ 指针和 C++ 引用之间核心差异。何时会选择使用其中一个？
2. 编写一个 C++ 函数，该函数接受一个整数指针作为参数，将其指向的值增加 5，然后打印新值。演示如何在 main 中调用此函数。
3. 什么是悬空指针，以及如何在 C++ 中避免创建它？

项目构想：

• 使用原始指针在 C++ 中实现一个简单的动态数组（类似于 std::vector）。你的实现应包括添加元素、移除元素、调整数组大小和按索引访问元素的函数。密切注意内存分配和释放，以防止内存泄漏和悬空指针。