Java的指针、引用与C++的指针、引用的对比

笔者前两天在参加菜鸟面试的时候被面试官问到了这个问题，由于只在本科程序设计课上学过C++，已经好久没有开发实际项目，所以对C++相关的指针以及引用的记忆较为模糊，在此进行一定的知识汇总与梳理。

---

我们以面试中出现的问题为例来进行整理。

定义

1. 指针

指针是存储内存地址的变量，其目的是充当该地址存储的内容的别名。
所以，指针是引用，但引用不一定是指针。指针是引用概念的特定实现，该术语往往仅用于可让您直接访问内存地址的语言。

2. 引用

引用是指引用其他内容的变量，并且可以用作该其他内容的别名。

---

Java引用和C++的指针有什么区别？

本质不同

Java的引用是对象的另一个别名，其代表已经存在对象额另一个名字，用于访问该对象。

C++的指针是一个变量，其存储了一个内存地址，通过该地址即指向一个对象。

指向对象的方式不同

Java引用必须进行初始化，并且其创造后不能进行更改。引用在创建时必须指向一个已存在的对象，否则会抛出异常。

C++指针可以在创建后重新更改指向的对象。即可以使用指针指向一个新建的对象，或者将指针从一个对象切换到另一个对象。

安全性不同

Java引用提供安全的方式来访问对象，因为其不能指向空对象。如果试图访问引用为null的对象，则会抛出异常。

C++指针可以指向null或未初始化的内存地址，这可能导致程序崩溃或未定义行为。

类型检查不同

Java引用在编译时会进行严格类型检查，确保引用指向正确的对象类型。

C++指针在编译时不进行类型检查，但是在运行时可能会触发未定义行为，因为指针可以指向任何类型的对象。

---

Java中有指针吗？

Java 中没有明确的指针概念，但是有一些类似于指针的特性，如this关键字和new关键字。

而且Java中不涉及指针，可能更重要的还是考虑到了安全因素。因为如果您获得任何变量的地址，您就可以从程序的任何位置访问它，而不受任何限制，即使变量是私有的。

1. 通过指针运算访问内存

Java语言禁止指针算数。考虑到指针算数本身对虚拟机有巨大的挑战，禁止指针，可以避免运行时的大量检查带来的开销。这样能够为开发人员提供较为安全可靠的环境。

2. 安全性

不使用指针，可以为开发人员提供额外的抽象层，使开发者免受与直接内存管理相关的复杂性与潜在陷阱的影响。

3. 通过引用传递参数

Java不支持传递允许修改调用者作用域中的变量的引用。在Java中，对变量的修改通常通过返回值或对象操作来实现，从而保持语言对封装的重视，并且防止意外的副作用。

4. 手动内存管理

C和C++语言允许手动控制和内存分配，对于游戏和设备驱动程序等应用程序非常有用。但是对于面向对象编程来说，使用指针会带来复杂性和潜在的错误。

另一方面Java本身提供了垃圾收集策略作为内存管理策略的一部分。 垃圾收集器能够自动识别并回收使用的内存，将程序从手动内存管理任务中解放，简化开发过程，有助于防止内存泄漏以及相关问题的出现。

---

Java引用和C++引用的区别

在 C++ 中，引用只是对象的别名。它们只能引用初始化引用时设置的单个对象。

Java 引用类似于 C++ 中的 std::shared_ptr。它们一次只能引用一个对象，但可以重新绑定。它们还给出了对象生命周期的下限，即只要有一个对该对象的引用（强引用），该对象就不会被垃圾收集。

总结一下：

1. C++ 引用在引用的生命周期内绑定到同一个对象，并且在控制对象的生命周期中不发挥任何作用。

2. Java 引用一次绑定到一个对象，但可以在程序执行时分配给其他对象。如果存在对对象的任何引用，则不会被垃圾收集，这与 C++ 不同，在 C++ 中，拥有对对象的引用并不意味着该对象还活着。

---

扩展阅读：

[Solved] difference between java reference and c++ reference - CodeProject

Why Java does not support pointers?

C/C++ Pointers vs Java References - GeeksforGeeks