C++ 引用能指向空吗 C++ 引用与指针的空值安全性对比【面试】

引用必须绑定到有效对象，不能为空；指针可为空但解引用会导致未定义行为。c++标准强制引用非空，而指针的空值安全性依赖程序员自律，二者适用场景不同。

引用不能指向空，这是语言层面的硬性约束

在 C++ 中，reference 一旦绑定就不可重绑定，且**必须初始化为一个有效的对象**。编译器不会允许你写出 int& r = *static_cast(NULLptr); 这类代码——它通常会在编译期报错（如 Error: invalid null reference），或在运行时触发未定义行为（UB）。标准明确要求引用必须“refers to an Object or function”，空值（nullptr）不满足该前提。

常见误判场景包括：

• 试图用三元运算符返回可能为空的引用：auto& r = ptr ? *ptr : ??? —— 后半部分无法填合法值
• 函数返回引用但内部可能无有效对象可引：这属于设计错误，应改用 std::optional（C++17）或返回指针
• 成员引用未在构造函数初始化列表中绑定：编译直接失败，例如 class A { int& x; A() {} };

指针可以为空，但空指针解引用是未定义行为

pointer 天然支持 nullptr，这是其灵活性来源，也是风险源头。空指针本身安全（可比较、可赋值、可传递），但一旦执行 *p 或 p->member，就坠入未定义行为——程序可能崩溃、静默出错、甚至看似正常运行。

实际编码中需主动防御：

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

• 函数接收指针参数时，明确文档是否接受 nullptr；若不接受，可用 assert(p != nullptr) 或 [[likely]] 辅助提示（C++20）
• 避免裸指针跨作用域传递；优先用 std::unique_ptr / std::shared_ptr，它们的 get() 可空，但语义更清晰
• 现代替代方案：用 std::optional 表达“可能不存在的值”，比“指向可能为空的对象的指针”更贴近意图

面试常问陷阱：引用参数能否传入 nullptr 解引用的结果？

不能。例如函数声明为 void foo(int& x)，调用 foo(*static_cast(nullptr)) 是未定义行为，不是“传入空引用”。此时解引用空指针已发生，根本没走到函数体——编译器可能优化掉整个调用，也可能生成段错误指令。

典型错误理解：

• “引用是别名，所以可以别名一个空地址” → 错，别名必须有实体
• “const 引用能绑定临时对象，那也能绑定空值？” → 错，临时对象仍是有效对象，空指针解引用不产生对象
• “用 reinterpret_cast 强转就能绕过” → 错，标准禁止，UB 不因强制转换而消失

空值安全性对比：引用更严格，指针更灵活但需人工保障

引用的“非空”是编译期契约，靠语法强制；指针的“可空”是运行期事实，靠程序员自律。二者没有高下，只有适用场景：

• 函数参数需确保非空且不许重绑定 → 用 const T& 或 T&
• 需要表达“可选”“延迟初始化”“所有权转移” → 用 std::optional、std::unique_ptr 或原始指针（仅限底层/性能敏感路径）
• 接口设计时混用二者易引发混淆：比如一个类同时提供 get_value() -> T& 和 try_get_ptr() -> const T*，使用者需额外记忆哪个可能失效

真正容易被忽略的是：引用的“安全性”只在绑定那一刻成立；如果它引用的对象在其生命周期外被销毁（如返回局部变量的引用），那后续使用照样 UB——空值只是冰山一角。