请问在这种情况下，“引用”和“指针”的区别是什么？

Question

当我阅读这个问题的litb答案时，我了解到通过引用传递数组可以获取其大小。我尝试通过引用传递一个“函数”，令人惊讶的是（至少对我来说），这段代码可以编译：

void execute( void (&func)() ) // func is passed by reference!
{
    func();
}

这两个函数有什么不同：

void execute( void (*func)() ) // func is passed by pointer!
{
    func();
}

我使用VC2008尝试了这个问题，每种情况下输出都不同。奇怪的是，在函数指针的情况下，编译器可以更好地优化代码：

void print()
{
    std::cout << "Hello References!";
}
void execute( void (&func)() ) // optimized
{
    func();
}
int main()
{
    00291020  call   print (291000h)
}
=========================================
// In this case, the compiler removes all function calls in the code!
void print() // optimized!
{
    std::cout << "Hello Pointers!";
}
void execute( void (*func)() ) // optimized
{
    func();
}
int main()
{
    002F1005  push  offset string "Hello References!" (2F2124h) 
    002F100A  push  eax  
    002F100B  call  std::operator<<<std::char_traits<char> > (2F1150h) 
}

虽然我看不出来，但一定有区别吧？

注意：使用VC2008编译代码，并开启了/O2和/Ot选项。

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编辑：我非常想知道函数引用和函数指针之间的区别。我检查了生成的汇编代码，只是为了看看在每种情况下它是如何转换的。

- Khaled Alshaya

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你只是对优化器的行为感兴趣还是对一般的函数参考信息感兴趣？ - Johannes Schaub - litb

@litb，我真的很惊讶我可以通过引用传递函数。如果您能解释一下与函数指针的功能或其他方面的区别，那就太好了 :) - Khaled Alshaya

Answer 1

针对语言差异（仅保留以下函数声明，因为这是最重要的部分）

void execute( void (&func)() );

void g();
int main() {
  void (*fp)() = g;
  execute(fp); // doesn't work
  execute(&g); // doesn't work either
  execute(g); // works
}

它不能工作，因为它需要一个函数而不是一个函数指针。与数组拒绝指针的原因相同，这也拒绝了一个指针。您必须直接传递"g"。

对于模板，这也很重要。

template<typename T>
void execute(T &t) { T u = t; u(); }

template<typename T>
void execute(T t) { T u = t; u(); }

这两者非常不同。如果您像上面那样使用execute(g);进行调用，则第一个将尝试声明一个函数并使用t（引用g）进行初始化。生成的函数将如下所示：

void execute(void(&t)()) { void u() = t; u(); }

现在您可以初始化对函数的引用和指针，但当然不能初始化函数本身。在第二个定义中，通过模板参数推导，T将被推导为函数指针类型，并且传递函数将隐式转换为该指针参数类型。所以一切都会很好。

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我不知道为什么MSVC在内联方面对它们进行了不同的处理 - 但我也怀疑这是因为函数引用出现得更少。

- Johannes Schaub - litb

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execute(*fp); 这个怎么样呢，这是第四种情况的缺失 :-) - Kerrek SB

Answer 2

这不是一个常见的习语，所以可能只是因为VS团队没有添加优化规则。

- Pete Kirkham

Answer 3

我认为这是由于C++标准4.3所规定的：

函数类型T的左值可以转换为类型“指向T的指针”的右值。结果是指向该函数的指针。

- Kirill V. Lyadvinsky

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有趣的引用。这是否意味着在转换函数引用后，基本上两种情况下都应该生成相同的代码。我知道这是一个实现细节，但如果它被转换，编译器如何优化指针而不是引用？ - Khaled Alshaya

Answer 4

引用（&）和指针（*）之间的区别在于，引用提供变量或位置的地址，而指针指向存储在其中的地址在内存中的位置。

int *pointer;
int variable;

pointer = &variable; // assigning the address of variable to pointer 

variable = 53;  // value of variable

cout << *pointer; // This should output the value of the address where is pointing, in this
                  //  case 53, that is the value of variable to where is pointing.

我们可以得出结论，(&variable) 拥有该内存位置的地址，而 *anyname 指向其存储在内存中的地址...

- KJP

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“引用提供变量或位置的地址，指针指向存储在其中的地址在内存中的位置。” 哦...我认为您将引用与取地址运算符混淆了。 - Lightness Races in Orbit