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移除书签第8章 阐述指针和引用
C++最大的优点之一是，您既可使用它来编写不依赖于机器的高级应用程序，又可使用它来编写与硬件紧密协作的应用程序。事实上，C++让您能够在字节和比特级调整应用程序的性能。要编写高效地利用系统资源的程序，理解指针和引用是必不可少的一步。
在本章中，您将学习：
• 什么是指针；
• 什么是自由存储区；
• 如何使用运算符new和delete分配和释放内存；
• 如何使用指针和动态分配编写稳定的应用程序；
• 什么是引用；
• 指针和引用的区别；
• 什么情况下使用指针，什么情况下使用引用。
8.1 什么是指针
简单地说，指针是存储内存地址的变量。就像int变量用于存储整数值一样，指针变量用于存储内存地址，如图8.1所示。
图8.1 指针的可视化表示
因此，指针是一个变量，与所有变量一样，指针也占用内存空间（在图8.1中，其地址为0x101）。指针的特殊之处在于，指针包含的值（这里为 0x558）被解读为内存地址，因此指针是一种指向内存单元的特殊变量。
作为一种变量，指针也需要声明。通常将指针声明为指向特定的类型，如int，这意味着指针包含的地址对应的内存单元存储了一个整数。也可将指针声明为指向一个内存块，这种指针被称为void指针。
作为一种变量，指针与所有变量一样，也需要声明：
与大多数变量一样，除非对指针进行初始化，否则它包含的值将是随机的。您不希望访问随机的内存地址，因此将指针初始化为NULL。NULL是一个可以检查的值，且不会是内存地址：
因此，声明int指针的代码如下：
与您学过的所有数据类型一样，除非对指针进行初始化，否则它包含的将是垃圾值。对指针来说，这种垃圾值非常危险，因为指针包含的值被视为地址。未初始化的指针可能导致程序访问非法内存单元，进而导致程序崩溃。
在编程语言中，变量让您能够处理内存中的数据，这一概念在第3章详细阐述过。指针也是变量，但是一种特殊的变量，只用于存储内存地址。
如果Varname是一个变量，&VarName将是存储该变量的内存的地址。
因此，如果您使用下面这种您非常熟悉的语法声明了一个int变量：
&Age将是存储该变量的值（30）的内存的地址。程序清单8.1显示了存储变量值的内存的地址。
程序清单8.1 获取int变量和double变量的地址
输出：
分析：
注意到第9和10行使用了引用运算符（&）获取了变量Age和常量Pi的地址。作为一种约定，显示十六进制数时，应加上文本0x。
您知道，变量占用的内存量取决于其类型。在第3章，程序清单3.4使用sizeof()证明了int变量占用的内存为4字节（在笔者的系统上，使用笔者的编译器）。前面的输出表明， int变量Age的地址为0x0045FE00，而sizeof(int)为4，因此0x0045FE00-0x0045FE04的4字节内存由int变量Age占用。
引用运算符（&）也叫地址运算符。
您知道如何声明指针以及如何获取变量的地址，还知道指针是用于存储内存地址的变量。现在该将它们关联起来，使用指针存储使用引用运算符（&）获取的地址。
假设您声明了一个某种类型的变量：
要将该变量的地址存储到一个指针中，需要声明一个同样类型的指针，并使用引用运算符（&）将其初始化为该变量的地址：
因此，如果您使用自己非常熟悉的语法声明了一个int变量：
可像下面这样声明一个int指针来存储变量Age的地址：
程序清单8.2演示了如何使用指针来存储使用引用运算符（&）获取的地址。
程序清单8.2 声明并初始化指针
输出：
分析：
该程序清单的输出与前一个程序清单相同，因为它们都显示变量 Age的内存地址。不同之处在于，这里先将该地址赋给了一个指针（第6行），再在第9行使用cout显示该指针的值（地址）。
在您的输出中，地址可能不同。事实上，即使在同一台计算机上，每次运行该应用程序时输出的变量地址都可能不同。
知道如何将地址存储到指针变量中后，就很容易想象得到，可将不同的内存地址赋给指针变量，让它指向不同的值，如程序清单8.3所示。
程序清单8.3 给指针重新赋值，使其指向另一个变量
输出：
分析：
这个程序表明，同一个int指针（pInteger）可指向任何int变量。第7行将该指针初始化为&Age，因此它包含变量Age的地址。第14行将&DogsAge赋给了该指针，因此它指向包含DogsAge的内存单元。相应地，输出表明这个指针的值（即它指向的地址）发生了变化，因为int变量Age和DogsAge在内存中的存储位置不同——分别是0x002EFB34和0x002EFB1C。
有了包含合法地址的指针后，如何访问这个地方，即如何获取或设置这个地方的数据呢？答案是使用解除引用运算符（）。基本上，如果有合法的指针pData，要访问它包含的地址处存储的值，可使用pData。程序清单8.4演示了这种运算符（*）。
程序清单8.4 使用解除引用运算符（*）来访问整数值
输出：
分析：
像程序清单8.3一样，该程序清单也修改了指针存储的地址，还将解除引用运算符（）用于指针变量pInteger，以打印存储在这两个地址处的值。在第18和24行，使用解除引用运算符（）访问了pInteger指向的整数。由于第20行修改了pInteger包含的地址，因此第24行使用该指针访问的是变量DogsAge，即显示9。
将解除引用运算符（*）用于该指针时，应用程序从它存储的地址开始，取回内存中4个字节的内容（因为该指针指向的是int变量，而sizeof(int)为4），因此指针包含的地址必须合法。第11行将指针初始化为&Age，确保它包含合法的地址。如果指针未初始化，它所在的内存单元将包含随机值，此时对其解除引用通常会导致非法访问（Access Violation），即访问应用程序未获得授权的内存单元。
解除引用运算符（*）也叫间接运算符。
程序清单8.4使用指针读取它指向的内存单元中的值。程序清单8.5演示了将*pInteger用作左值（即给它赋值，而不是读取其值）的情况。
程序清单8.5 使用指针和解除引用运算符操纵数据
输出：
分析：
这里的关键步骤是第14行，它将用户提供的整数存储到指针pAge指向的地方。虽然存储输入时使用的是指针pAge，但第19行显示变量DogsAge时，显示的却是使用指针存储的值，这是因为第8行初始化了pAge，使其指向DogsAge。pAge指向存储DogsAge的内存单元，使用pAge和DogsAge中的一个修改该内存单元的内容时，另一个将受到影响。
您知道，指针是包含内存地址的变量。因此无论指针指向哪种类型的变量，其内容都是一个地址——一个数字。在特定的系统中，存储地址所需的字节数是固定的。因此，将sizeof()用于指针时，结果取决于编译程序时使用的编译器和针对的操作系统，与指针指向的变量类型无关，程序清单8.6演示了这一点。
程序清单8.6 指向不同变量类型的指针的长度相同
输出：
分析：
输出表明，虽然sizeof(char)为1字节，而sizeof(double)为8字节，但sizeof(pointer)总是为4字节。这是因为不管指针指向的内存单元是1字节还是8字节，存储指针所需的内存量都相同。
程序清单8.6的输出表明，将sizeof用于指针的结果为4字节，但在您的系统上结果可能不同。这里的输出是使用32位编译器编译代码时得到的，如果您使用的是64位编译器，并在64位系统上运行该程序，可能发现将sizeof用于指针的结果为64位，即8字节。
8.2 动态内存分配
如果在程序中使用下面这样的数组声明：
程序将存在下面两个问题。
1．这限制了程序的容量，无法存储100个以上的数字。
2．如果只需存储1个数字，却为100个数字预留存储空间，这将降低系统的性能。
导致这些问题的原因是，数组的内存分配是静态和固定的。
要编写根据用户需要使用内存资源的应用程序，需要使用动态内存分配。这让您能够根据需要分配更多内存，并释放多余的内存。为帮助您更好地管理应用程序占用的内存，C++提供了两个运算符——new和delete。指针是包含内存地址的变量，在高效地动态分配内存方面扮演了重要角色。
您使用new来分配新的内存块。通常情况下，如果成功，new将返回指向一个指针，指向分配的内存，否则将引发异常。使用new时，需要指定要为哪种数据类型分配内存：
需要为多个元素分配内存时，还可指定要为多少个元素分配内存：
因此，如果需要给整型分配内存，可使用如下语法：
new 表示请求分配内存，并不能保证分配请求总能得到满足，因为这取决于系统的状态以及内存资源的可用性。
使用new分配的内存最终都需使用对应的delete进行释放：
这种规则也适用于为多个元素分配的内存：
对于使用new[…]分配的内存块，需要使用delete[]来释放；对于使用new为单个元素分配的内存，需要使用delete来释放。
不再使用分配的内存后，如果不释放它们，这些内存仍被预留并分配给您的应用程序。这将减少可供其他应用程序使用的系统内存量，甚至降低您的应用程序的执行速度。这被称为内存泄露，应不惜一切代价避免这种情况发生。
程序清单8.7演示了如何动态地分配和释放内存。
程序清单8.7 使用解除引用运算符（*）访问使用new分配的内存，并使用delete释放它
输出：
分析：
第6 行运算符new请求为一个整型分配内存，而您打算使用它来存储用户输入的小狗年龄。new返回一个指针，因此将其赋给了一个指针变量。第10行使用cin和解除引用运算符(）将用户输入的年龄存储在新分配的内存中。第13行使用解除引用运算符(）显示存储的值，还显示了内存的地址。在第13行，pAge包含的地址与第6行的new返回的地址相同，这个地址始终未变。
不能将运算符delete用于任何包含地址的指针，而只能用于new返回的且未使用delete释放的指针。
因此，程序清单8.6所示的指针虽然包含有效地址，但不应使用delete 来释放它们，因为这些地址并不是由new返回的。
对于使用new[…]为一系列元素分配的内存，应使用delete[]来释放，如程序清单8.8所示。
程序清单8.8 使用new[…]分配内存，并使用delete[]释放它们
输出：
分析：
其中最重要的代码行是第14和23行，它们分别使用了运算符new[…]和delete[]。相比于程序清单8.7，这个程序清单的不同之处在于，为多个元素而不是单个元素分配内存块。对于为一系列元素分配的内存块，使用完毕后必须使用 delete[]来释放。第 11 行计算需要为多少个字符分配内存时，将用户输入的字符数加1，以便能够存储对C风格字符串来说至关重要的终止空字符。第4章解释了为何需要终止空字符。实际的复制工作是在第 17行使用 strcpy完成的，它将对 std::string Name调用 c_str()得到的结果作为输入，将其复制到char缓冲区CopyOfName中。
运算符new和delete分配和释放自由存储区中的内存。自由存储区是一种内存抽象，表现为一个内存池，应用程序可分配（预留）和释放其中的内存。
指针包含内存地址。例如，程序清单8.3的int指针包含0x002EFB34——int在内存中的地址。int本身长4字节，因此占用0x002EFB34-0x002EFB37的内存。将递增运算符用于该指针后，它指向的并不是0x002EFB35，因为指向int中间毫无意义。
如果您对指针执行递增或递减运算，编译器将认为您要指向内存块中相邻的值（并假定这个值的类型与前一个值相同），而不是相邻的字节（除非值的长度刚好是1字节，如char）。
因此，对于程序清单8.3中的指针pInteger，对其执行递增运算将导致它增加4字节，即sizeof(int)。将++用于该指针相当于告诉编译器，您希望它指向下一个int，因此递增后该指针将指向0x002EFB38。同样，将该指针加2将导致它向前移动两个int，即8字节。在本章后面，您将看到指针和数组索引之间的关系。
使用运算符—将指针递减的效果类似：将指针包含的地址值减去它指向的数据类型的sizeof。
将指针递增或递减的结果
将指针递增或递减时，其包含的地址将增加或减少指向的数据类型的sizeof（并不一定是1字节）。这样，编译器将确保指针不会指向数据的中间或末尾，而只会指向数据的开头。
如果声明了如下指针：
则执行++pType后，pType将包含（指向）Address + sizeof(Type)。
程序清单8.9演示了对指针递增和添加偏移量的结果。
程序清单8.9 根据需要动态地分配内存，并研究对指针递增和添加偏移量的结果
输出：
再次运行的输出：
分析：
这个程序询问用户想输入多少个整数，再在第9行相应地分配内存。注意到第10行保存了该地址的拷贝，以便第26行使用它和delete来释放该内存块。这个程序演示了使用指针和动态内存分配相比于静态数组的优势：在用户需要存储较少的数字时，该应用程序占用的内存较少；在用户需要存储较多的数字时，占用的内存也较多，但从不浪费系统资源。由于内存是动态分配的，对可存储的整数数量没有限制，而只受限于可用的系统资源。第13～17行的for循环让用户输入数字，然后使用第16行的表达式将其存储到相邻的位置。这个表达式给指针增加从零开始的偏移量（Index），从而将用户提供的值存储到内存的合适位置，而不覆盖前一个值。换句话说，表达式(pNumber + Index)返回一个指针，指向内存中的第 Index + 1个整数（即 Index为 1时，返回的指针将指向第二个整数）。因此，cin语句中的表达式*(pNumber + Index)访问的是第 Index + 1个整数。第 20和 21行的 for循环与此类似，它显示前一个循环存储的值。这条 for 语句执行了多项初始化任务，其中之一是创建指针的拷贝并存储到pCopy中；第21行递增该拷贝以便显示值。
第10行之所以创建指针的拷贝，是因为第二个循环使用递增运算符（++）修改了该指针。必须保留new最初返回的指针，因为第26行调用delete[]时，必须提供它，而不能随便提供一个值。
第3章介绍过，通过将变量声明为const的，可确保变量的取值在整个生命周期内都固定为初始值。这种变量的值不能修改，因此不能将其用作左值。
指针也是变量，因此也可将关键字const用于指针。然而，指针是特殊的变量，包含内存地址，还可用于修改内存中的数据块。因此，const指针有如下三种。
• 指针指向的数据为常量，不能修改，但可以修改指针包含的地址，即指针可以指向其他地方。
• 指针包含的地址是常量，不能修改，但可修改指针指向的数据。
• 指针包含的地址以及它指向的值都是常量，不能修改（这种组合最严格）。
将指针传递给函数时，这些形式的const很有用。函数参数应声明为最严格的const指针，以确保函数不会修改指针指向的值。这让函数更容易维护，在时过境迁和人员更迭后尤其如此。
指针是一种将内存空间传递给函数的有效方式，其中可以包含值，也可以包含结果。将指针作为函数参数时，确保函数只能修改您希望它修改的参数很重要。例如，如果函数根据以指针方式传入的半径计算圆的面积，就不应允许它修改半径。为控制函数可修改哪些参数以及不能修改哪些参数，可使用const指针，如程序清单8.10所示。
程序清单8.10 以指针方式将Pi和半径传递给计算圆面积的函数时，使用const限定相应的参数
输出：
分析：
第3～5行演示了两种const指针，pRadius和pPi被声明为“指向const数据的const指针”，因此不能修改指针包含的地址，也不能修改它指向的数据。pArea显然是用于存储的参数，因为不能修改该指针的值（地址），但可修改它指向的数据。第8行在使用函数的指针参数前检查其有效性。在调用者不小心将这三个参数之一设置为 NULL 指针时，您不希望函数计算面积，因为这将导致应用程序崩溃。
在程序清单 8.9 中，通过递增指针来访问内存中的下一个整数，这是不是与数组索引很像。当您声明下面的int数组时：
编译器将分配固定数量的内存，用于存储 5 个整数；同时向您提供一个指向数组中第一个元素的指针，而指针由您指定的数组名标识。换句话说， MyNumbers 是一个指针，指向第一个元素（MyNumber[0]），程序清单8.11演示了这种关系。
程序清单8.11 数组变量是指向第一个元素的指针
输出：
分析：
这个程序表明，可将数组变量赋给类型与之相同的指针，如第 9 行所示，这证明了数组与指针类似。第12和15行表明，存储在指针中的地址与数组第一个元素在内存中的地址相同。这个程序表明，数组是指向其第一个元素的指针。
要访问第二个元素，可使用MyNumbers[1]，也可通过指针pNumbers来访问，其语法为(pNumbers+1)。要访问静态数组的第三个元素，可使用MyNumbers[2]，而要访问动态数组的第三个元素，可使用语法(pNumbers+2)。
由于数组变量就是指针，因此也可将用于指针的解除引用运算符（*）用于数组。同样，可将数组运算符（[]）用于指针，如程序清单8.12所示。
程序清单8.12 使用解除引用运算符（*）访问数组中的元素以及将数组运算符（[]）用于指针
输出：
分析：
在这个应用程序中，第8行声明并初始化了一个包含5个int元素的静态数组。这个应用程序通过两种可相互替换的方式显示该数组的内容，一种是使用数组变量和间接运算符（*），如第15行所示；另一种方式是使用指针变量和数组运算符（[]），如第19行所示。
该程序表明，数组MyNumbers和指针pNumbers都具有指针的特点。换句话说，数组类似于在固定内存范围内发挥作用的指针。可将数组赋给指针，如第11行所示，但不能将指针赋给数组，因为数组是静态的，不能用作左值。
使用运算符new动态分配的指针仍需使用运算符delete来释放，虽然其使用语法与静态数组类似。牢记这一点很重要。
如果忘记这样做，应用程序将泄露内存，这很糟糕。
8.3 使用指针时常犯的编程错误
C++让您能够动态地分配内存，以优化应用程序对内存的使用。不同于C#和Java等基于运行时环境的新语言，C++没有自动垃圾收集器对程序已分配但不能使用的内存进行清理。指针使用起来比较棘手，程序员很容易犯错。
这可能是 C++应用程序最常见的问题之一：运行时间越长，占用的内存越多，系统越慢。如果在使用new动态分配的内存不再需要后，程序员没有使用配套的delete释放，通常就会出现这种情况。
确保应用程序释放其分配的所有内存是程序员的职责。绝不能让下面这样的情形发生：
使用运算符*对指针解除引用，以访问指向的值时，务必确保指针指向了有效的内存单元，否则程序要么崩溃，要么行为不端。这看起来合乎逻辑，但一个非常常见的导致应用程序崩溃的原因就是无效指针。指针无效的原因很多，但都要归结于糟糕的内存管理。程序清单8.13演示了一种导致指针无效的典型情形。
程序清单8.13 使用无效指针
输出：
再次运行的输出：
分析：
这个程序的问题很多，有些已通过注释指出了。第14行分配内存并将其赋给指针，但这行代码仅在用户按y（表示yes）时才会执行。用户提供其他输入时，该if块都不会执行，因此指针pTemperature无效。第二次运行时，用户按 n，导致应用程序崩溃。因为 pTemperature 包含无效的内存地址，而第19行对这个无效的指针解除引用，导致应用程序崩溃。
同样，第22行对这个指针调用delete，但并未使用new分配这个指针，这也是大错特错。如果有指针的多个拷贝，只需对其中一个调用delete（应避免指针拷贝满天飞）。
要让程序清单8.13所示的程序更好、更安全、更稳定，应对指针进行初始化，确定指针有效后再使用并只释放指针一次（且仅当指针有效时才释放）。
使用delete释放后，任何有效指针都将无效。因此，在程序清单8.13中，即便用户按了y，在第22行前指针pTemperature是有效的，但第22行调用delete后，它也变成无效的了，不应再使用。
为避免这种问题，很多程序员在初始化指针或释放指针后将其设置为NULL，并在使用运算符*对指针解除引用前检查它是否有效。
8.4 指针编程最佳实践
在应用程序中使用指针时，应遵守一些基本规则，这样您的工作将更轻松。
学习一些指针编程最佳实践后，该修改程序清单8.13中错误百出的代码了，如程序清单8.14所示。
程序清单8.14 更安全的指针编程——程序清单8.13的修正版
输出：
再次运行的输出：
分析：
主要差别在于，需要时（即用户按y时）才创建指针，并在创建时对其进行初始化，如第12行所示。在同一个代码块中释放了内存，避免了在没有赋给指针有效内存地址的情况下使用它（解除引用或调用delete）。
除非请求分配的内存量特大，或系统处于临界状态，可供使用的内存很少，new 一般都能成功。有些应用程序需要请求分配大块的内存（如数据库应用程序），一般而言，不要假定内存分配能够成功，这很重要。C++提供了两种确保指针有效的方法，默认方法是使用异常，即如果内存分配失败，将引发std::bad_alloc异常。这导致应用程序中断执行，除非您提供了异常处理程序，否则应用程序将崩溃，并显示一条类似于“异常未处理”的消息。
第 28 章将详细讨论如何解决这种问题。程序清单 8.15 演示了如何使用异常处理检查分配请求是否失败。
程序清单8.15 异常处理——在new失败时妥善地退出
输出：
分析：
在您的计算机上，这个程序的执行情况可能不同。在我的计算机上，无法为 536870911 个整型分配内存，如果没有编写异常处理程序（第14～17行的catch块），程序将以令人非常讨厌的方式结束。使用Microsoft Visual Studio以调试模式生成可执行文件，并在Microsoft Visual Studio外部执行它时，将出现如图8.2所示的输出。
在调试模式下生成的可执行文件包含开发环境插入的异常处理程序，这导致出现图8.2所示的消息。在发布模式下生成时，操作系统（这里是Windows）将非常唐突地终止该应用程序，如图8.3所示。
图8.2如果删除异常处理代码，程序清单8.15所示的程序将崩溃（使用MSVC编译器以调试模式生成）
图8.3如果删除异常处理代码，程序清单8.15所示的程序将崩溃（以发布模式生成）
应用程序像这样崩溃时，将被操作系统终止，如果没有异常处理程序，您都没有机会与用户说“再见”。
通过使用异常处理程序，可让应用程序告诉用户遇到了问题，然后妥善地退出，而不是让操作系统显示一条崩溃消息。
有一个 new 变种——new(nothrow)，它不引发异常，而返回 NULL，让您能够在使用指针前检查其有效性，如程序清单8.16所示。
程序清单8.16 使用new(nothrow)，它在分配内存失败时返回NULL
输出：
分析：
这个程序与程序清单 8.15 相同，但使用的是 new(nothrow)，这样分配内存失败时，将返回NULL，而不是引发异常std::bad_alloc。这两种做法都可行，如何选择取决于您。
8.5 引用是什么
引用是变量的别名。声明引用时，需要将其初始化为一个变量，因此引用只是另一种访问相应变量存储的数据的方式。
要声明引用，可使用引用运算符（&），如下面的语句所示：
要更深入地了解如何声明和使用引用，请参阅程序清单8.17。
程序清单8.17 引用是相应变量的别名
输出：
分析：
输出表明，无论将引用初始化为变量（如第9行所示）还是其他引用（如第12行所示），它都指向相应变量所在的内存单元。因此，引用是真正的别名，即相应变量的另一个名字。第 14 行显示了Ref2的值，结果与第6行显示的Original值相同，因为Ref2是Original的别名，它们位于内存的同一个地方。
引用让您能够访问相应变量所在的内存单元，这使得编写函数时引用很有用。第 7 章介绍过，典型的函数声明类似于下面这样：
调用函数DoSomething()的代码类似于下面这样：
上述代码导致将argument的值复制给Parameter，再被函数DoSomething()使用。如果argument占用了大量内存，这个复制步骤的开销将很大。同样，当 DoSomething()返回值时，这个值被复制给Result。如果能避免这些复制步骤，让函数直接使用调用者栈中的数据就太好了。为此，可使用引用。
可避免复制步骤的函数版本类似于下面这样：
调用该函数的代码类似于下面这样：
由于argument是按引用传递的，Parameter不再是argument的拷贝，而是它的别名，这类似于程序清单8.17中的Ref。另外，接受引用参数的函数可使用这些参数返回值，如程序清单8.18所示。
程序清单8.18 一个计算平方值并通过引用参数返回结果的函数
输出：
分析：
计算平方的函数位于第3～6行。它通过引用参数接受一个要计算其平方的数字，并通过该参数返回结果。如果忘记将参数Number声明为引用（&），结果将无法返回到调用函数main()，因为ReturnSquare将使用 Number 的本地拷贝执行运算，而函数结束时该拷贝将被销毁。通过使用引用，可确保ReturnSquare()对main()中定义的Number所在的内存单元进行操作。这样，函数ReturenSquare()执行完毕后，也可以在main()中使用运算结果。
在这个示例中，修改了输入参数。如果要保留这两个值——传入的数字及其平方，可让函数接受两个参数：一个包含输入；另一个提供平方值。
可能需要禁止通过引用修改它指向的变量的值，为此可在声明引用时使用关键字const：
引用的优点之一是，可避免将形参复制给形参，从而极大地提高性能。然而，让被调用的函数直接使用调用函数栈时，确保被调用函数不能修改调用函数中的变量很重要。为此，可将引用声明为 const的，如程序清单8.19所示。const引用参数不能用作左值，因此试图给它们赋值将无法通过编译。
程序清单8.19 使用const引用确保被调用的函数不能修改按引用传入的值
输出：
分析：
在前一个程序中，使用同一个参数来接受输入和存储结果，但这里使用了两个参数，一个用于接受输入，另一个用于存储运算结果。为禁止修改传入的值，必须使用关键字const将其声明为const引用，如第3行所示。这让Number自动变为输入参数——其值不能修改的参数。
您可以尝试修改第5行，使其像程序清单8.18那样返回平方值：
这将导致编译错误，指出const值不能修改。const引用是C++提供的一个功能强大的工具，可用于将参数标识为输入参数，并禁止被调用的函数修改按引用传入的值。乍一看，这可能微不足道，但在多名程序员合作编程时，编写第一个版本的人和改进或修正的人可能不同，通过使用const引用可极大地提高编程质量。
8.6 总结
本章介绍了指针和引用。您学习了指针，它可用来访问和操纵内存，还是帮助动态分配内存的工具。您学习了运算符new和delete，它们可用于为单个元素分配和释放内存；还学习了变种new[…]和delete[]，它们可用于为数组分配和释放内存。您简要地了解了指针编程和动态内存分配的陷进，知道释放动态分配的内存至关重要，有助于避免内存泄露。引用是别名，将参数传递给函数时，引用可很好地替代指针，因为引用总是有效的。您学习了const指针和const引用，知道声明函数时应尽可能提高参数的const程度。
8.7 问与答
问：既然使用静态数组无需释放内存，为何要动态分配内存？
答：静态数组的长度是固定的，不能根据应用程序的需求增大或缩小，而动态内存分配可满足这样的需求。
问：我声明了两个指针：
为释放内存，是否需要对它们都调用delete？
答：这样做是错误的。对new返回的地址，只能调用delete一次。另外，最好避免让两个指针指向相同的地址，因为对其中一个调用 delete 将导致另一个无效。另外，编写程序时，应避免使用有效性不确定的指针。
问：在什么情况下应使用new(nothrow)？
答：如果不想处理异常std::bad_alloc，可使用new(nothrow)，它在内存分配失败时返回NULL。
问：下面是我编写的面积计算函数的两个版本：
请问哪个版本更好？
答：使用引用的版本更好，因为引用不可能无效，而指针可能无效。另外，第二个版本也更简单。
问：我编写了如下代码：
我知道，由于const声明，我不能使用指针pNumber来修改变量Number的值。我可以将pNumber赋给一个非const指针，再使用该指针来操纵变量Number的值吗？
答：不能，您不能修改指针的const程度：
问：为何要按引用向函数传递值？
答：可以不这样做，只要影响不大。然而，如果函数接受非常大的对象，则按值传递的开销将非常大，通过使用引用，可极大地提高函数调用的效率。别忘了将const用于引用参数，除非函数需要将结果存储在参数中。
问：下面的两个声明有何不同？
答：MyNumbers是一个int数组，它指向这样的内存单元的开头，即其中存储了100个整数。它是静态的，可替换如下代码：
MyArrays是一个包含100个元素的指针数组，其中的每个指针都可指向一个int或int数组。
8.8 作业
作业包括测验和练习，前者帮助读者加深对所学知识的理解，后者提供了使用新学知识的机会。请尽量先完成测验和练习题，然后再对照附录D的答案。在继续学习下一章前，请务必弄懂这些答案。
1．为何不能将const引用赋给非const引用？
2．new和delete是函数吗？
3．指针变量包含的值有何特征？
4．要访问指针指向的数据，应使用哪种运算符？
1．下面的语句显示什么？
2．下面三个重载函数有何相同和不同之处？
3．要让练习1中第3行的赋值非法，应如何修改第1行中pNum1的声明（提示：让pNum1不能修改它指向的数据）？
4．查错：下面的代码有何错误？
5．查错：下面的代码有何错误？
6．修正练习5的代码后，其输出是什么？
