Wann sind Zeiger- und Referenzparameter in C funktionell äquivalent?

Unterscheidung von Zeiger- und Referenzparametern

In C führt das Konzept von Zeiger- und Referenzparametern oft zu Verwirrung. In diesem Artikel werden die subtilen Unterschiede zwischen der Verwendung von Zeigern und Referenzen als Funktionsparameter erläutert, wobei der Schwerpunkt auf ihrer funktionalen Äquivalenz unter bestimmten Bedingungen liegt.

Zeiger vs. Referenzen

Der Hauptunterschied zwischen Zeigern und Referenzen liegt darin in ihrer Semantik. Ein Zeiger ist eine Variable, die die Speicheradresse einer anderen Variablen speichert, während eine Referenz ein Alias ​​oder Synonym für eine vorhandene Variable ist. Dieser Unterschied äußert sich auf verschiedene Weise:

1. Eigentum und Zuweisung

Zeiger haben ausdrückliches Eigentum an den Daten, auf die sie verweisen. Sie können neu zugewiesen werden, um auf andere Speicherorte zu verweisen, oder sogar auf nullptr gesetzt werden. Referenzen hingegen sind nicht ausdrücklich Eigentümer der Daten, auf die sie verweisen. Sobald eine Referenz initialisiert wurde, kann sie keinem anderen Objekt erneut zugewiesen werden.

2. NULL-Behandlung

Zeigern kann ein NULL-Wert zugewiesen werden, der angibt, dass sie auf keinen gültigen Speicherort verweisen. Referenzen können nicht NULL zugewiesen werden, da es sich immer um Aliase für eine Variable handelt, die existieren muss.

3. Adressierung

Wenn Sie die Adresse eines Zeigers nehmen, erhalten Sie die Adresse der Zeigervariablen selbst. Wenn Sie die Adresse einer Referenz verwenden, erhalten Sie die Adresse des Objekts, auf das verwiesen wird.

Funktionale Äquivalenz von Zeiger- und Referenzparametern

Trotz ihrer Unterschiede können Zeiger- und Referenzparameter funktional sein in bestimmten Szenarien gleichwertig. Das bemerkenswerteste Beispiel ist, wenn die Methode someInt() in Ihrem Codebeispiel nicht virtuell ist. In diesem Fall rufen beide Funktionen im Wesentlichen dieselbe Methode für dasselbe Objekt auf, unabhängig davon, ob das Objekt als Zeiger oder Referenz übergeben wird.

Wenn someInt() jedoch als virtuell deklariert wird, wird die aufgerufene Funktion dies tun hängen vom tatsächlichen Typ des übergebenen Objekts ab, auch wenn der formale Parameter ein Zeiger auf die Basisklassenleiste ist. Dies liegt daran, dass die Übergabe einer Referenz an die Basisklasse den dynamischen Typ des übergebenen Objekts nicht ändert.

Referenzierung durch Zeiger

Der Codeausschnitt:

bar& ref = *ptr_to_bar;

Erstellt eine Referenzreferenz, die auf das Objekt verweist, auf das ptr_to_bar zeigt. Dies ist möglich, weil der Zeigeroperator (*) den Zeiger dereferenziert und das Objekt zurückgibt, auf das er zeigt. Daher sind ref und *ptr_to_bar Aliase für dasselbe Objekt.

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