C++ の参照とポインター

C++ プログラミング言語では、参照とポインターはメモリ内のオブジェクトを処理するために使用される 2 つの一般的なデータ型です。どちらもパラメータを渡したり、変数の値を変更したりするために使用できますが、それらの間にはいくつかの重要な違いがあります。この記事では、C++ における参照とポインターの概念とその使用法を詳しく紹介し、古典的な例である swap 関数を使って説明します。

引用

参照は C++ における非常に重要な概念の 1 つです。これにより、既存のオブジェクトのエイリアスを作成し、そのエイリアスを通じて元のオブジェクトを使用できるようになります。参照は宣言時にシンボルを使用し&、使用時にそのシンボルを再度使用する必要はありません&。参照を使用して 2 つの値を交換する例を次に示します。

void swap(int& a, int& b) {
    
    
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    
    
    int x = 5;
    int y = 10;

    std::cout << "Before swap: x = " << x << ", y = " << y << std::endl;

    swap(x, y);

    std::cout << "After swap: x = " << x << ", y = " << y << std::endl;

    return 0;
}

上記のコードでは、2 つの int 型参照をパラメータとして受け取り、参照を通じてこれら 2 つの変数の値を交換するスワップ関数を定義します。main 関数では、2 つの変数 x と y を初期化し、スワップの前後の値を出力します。

操作の結果は次のようになります。

Before swap: x = 5, y = 10
After swap: x = 10, y = 5

パラメータを参照することで、元の変数の値を直接変更することができ、swap 関数内の a と b に対する演算は、元の変数 x と y に影響を与えます。このアプローチはシンプルかつ効率的であり、追加のメモリオーバーヘッドは必要ありません。

ポインタ

ポインターを使用して 2 つの値の交換を実装することもできます。ポインターを使用した交換の例を次に示します。

void swap(int* a, int* b) {
    
    
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    
    
    int x = 5;
    int y = 10;

    std::cout << "Before swap: x = " << x << ", y = " << y << std::endl;

    swap(&x, &y);

    std::cout << "After swap: x = " << x << ", y = " << y << std::endl;

    return 0;
}

上記のコードでは、2 つの int ポインターをパラメーターとして受け取り、ポインターを介してこれら 2 つの変数の値を交換するスワップ関数を定義します。main 関数では、2 つの変数 x と y を初期化し、スワップの前後の値を出力します。

結果は前の例と同じになります。

Before swap: x = 5, y = 10
After swap: x = 10, y = 5

ポインターパラメーターを使用する場合は、関数呼び出しで変数のアドレスを渡し、逆参照操作 (シンボル) を通じて*変数の値にアクセスして変更する必要があります。このアプローチはより柔軟であり、null ポインターの場合も処理できますが、ポインターを使用すると、参照に比べてさらに複雑さが追加されます。

参照とポインタの比較

参照とポインタの両方を使用して変数の値を変更し、関数の引数を渡す際に同様の役割を果たすことができますが、それらの間にはいくつかの重要な違いがあります。

参照は作成時に初期化する必要があり、指すオブジェクトは変更できませんが、ポインターはいつでも再割り当てできます。
参照には独自のメモリアドレスがありませんが、ポインタには独自のメモリアドレスがあります。
参照は構文的にプリミティブ変数により似ており、逆参照操作を必要としないため、使用と理解が容易になります。

リファレンスとポインタのどちらを使用するかを選択する場合は、特定の状況とニーズに基づいて判断する必要があります。変数の値を変更するだけでよく、NULL ポインターの問題がなければ、参照の使用を優先できます。より柔軟性が必要で null ポインターを処理できる場合、またはポイントされたオブジェクトを動的に変更する必要がある場合は、ポインターを使用できます。

結論は

参照とポインタは、メモリ内のオブジェクトを処理するために使用できる C++ の非常に重要な概念です。参照は、オブジェクトの値にアクセスして変更するための安全かつ簡単な方法を提供します。一方、ポインタはより高い柔軟性を提供し、間接的な操作によるオブジェクトの値の変更を可能にします。特定の状況とニーズに応じて、オブジェクトとその値のアクセスと変更を管理するための適切な方法を選択できます。

この記事が、C++ の参照とポインターの概念をより深く理解し、将来のプログラミングでそれらを正しく効率的に使用するのに役立つことを願っています。