C++编译器能不能弃用指针，只允许用引用？
这是一个非常有趣且值得深入探讨的问题。从技术上讲，C++编译器可以被设计成弃用指针，只允许使用引用。 但要详细说明这一点，我们需要从几个核心层面来理解：C++语言的设计哲学、引用的本质以及指针的不可替代性。
语言设计的自由度与约束
首先，需要明确的是，C++作为一门编程语言，其语法和特性是由标准委员会定义和迭代的。编译器是按照这个标准来实现语言的。因此，理论上，如果C++标准委员会决定大幅度修改语言规则，比如彻底移除指针这个概念，那么未来的C++编译器自然就只会支持引用。
这就像当年C++标准委员会决定移除`goto`语句在某些场景下的直接使用（虽然它还在底层，但面向程序员的直接使用变得不那么普遍），或者引入模板、类等高级特性一样。语言的演进是由其设计者驱动的。
什么是引用，它与指针的区别？
在深入讨论“能否弃用”之前，我们必须清晰地理解引用（reference）和指针（pointer）之间的本质区别：
引用 (Reference):
别名： 引用不是一个新的内存地址，而是对现有变量的一个别名。当你定义一个引用时，它必须立即初始化为一个已存在的变量。之后，对引用的所有操作都直接作用于它所绑定的变量。
必须初始化： 引用一旦创建，就必须绑定到某个对象，并且不能被改变，总是指向同一个对象。它不能是“空”的。
语法糖： 在很多情况下，引用提供了比指针更简洁的语法。例如，访问引用的成员不需要解引用操作符（），直接使用`.`即可。
隐式解引用： 对引用的所有操作都自动进行了“解引用”。
指针 (Pointer):
内存地址： 指针存储的是一个内存地址。它本身是一个变量，占用一定的内存空间。
可空： 指针可以指向一个有效的内存地址，也可以指向空地址（`nullptr`）。
可重新赋值： 指针可以改变它所指向的内存地址，可以指向不同的变量或对象。
显式解引用： 访问指针指向的对象的值需要使用解引用操作符（``）。
算术运算： 指针可以进行算术运算（如指针加一表示指向下一个内存单元），这对于数组操作非常重要。
为什么完全弃用指针会非常困难？
虽然引用在很多情况下提供了更安全、更简洁的接口，但要完全用引用取代指针，在C++的生态系统中是几乎不可能的，至少在现有的C++标准下是如此。原因如下：
1. 空值（Nullability）的需求： 很多算法和设计模式需要一种“无指向”的状态。例如，一个函数可能需要返回一个指向某个对象的指针，如果找不到对象，可以返回`nullptr`。引用必须绑定到一个有效的对象，无法表达这种“空”状态。虽然可以通过返回一个特殊的引用对象（比如一个指向无效数据的引用），但这在语义上并不清晰，也容易出错。
2. 动态内存管理： 尽管C++提供了智能指针（如`std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`）来管理动态内存，但底层内存分配和管理仍然需要指针。`new`和`delete`操作符返回的就是指针。如果你要创建或删除一个对象，你都需要一个指针来操作它的内存地址。
3. 数组和内存访问： 指针是C++处理数组和低级别内存操作的基石。例如，遍历数组时，使用指针算术（如`ptr++`）是一种非常常见且高效的方式。如果你只能使用引用，那么遍历数组就需要通过索引（`array[i]`）或者迭代器，这在某些底层操作中可能会带来额外的开销或不便。
4. 函数指针和多态： 函数指针允许你传递函数作为参数，这对于实现回调函数、策略模式等至关重要。指针在实现某些多态机制，如指向成员的指针（pointer to member），也扮演着重要角色。虽然有函数对象和lambda表达式作为替代，但指针提供了一种更直接、更底层的控制。
5. 性能和底层控制： 在极度注重性能的场景下，直接操作内存地址（指针）提供的细粒度控制是无与伦比的。例如，在嵌入式系统、操作系统开发或性能优化代码中，开发者需要知道他们在操作的确切内存位置。引用抽象了这一点，虽然通常是为了安全和简洁，但在某些极端情况下，这种抽象可能会隐藏效率的损失或者限制了底层控制能力。
6. 向后兼容性： C++拥有庞大的现有代码库，其中大量使用了指针。任何移除指针的提议都会导致现有代码完全无法使用，这是不可接受的。语言的演进必须考虑兼容性。
7. 迭代器： 标准库中的迭代器（Iterator）在很多方面扮演着指针的角色，它们提供了访问序列元素的能力，并支持算术运算。但迭代器本身底层可能就是指针的封装。如果你完全去掉指针，那么迭代器的实现和使用方式也会发生根本性的变化。
如果强制用引用来“模拟”指针功能？
想象一下，如果我们强行要用引用来“模拟”指针的功能，会发生什么？
空值模拟： 我们可以定义一个特殊的“空引用”类，它内部可能持有一个指针，但对外表现得像引用一样，或者返回一个指向特定错误标记的引用。但这无疑会增加复杂性，并且丢失了`nullptr`本身所代表的清晰语义。
动态内存： 如果没有`new`和`delete`返回指针，那么动态内存的创建和销毁将变得非常棘手。也许我们会引入一种“对象工厂”的引用接口，但这就不是直接的内存管理了。
数组遍历： 我们可以使用索引（`arr[i]`）或标准库的迭代器。但如果语言层面不再支持指针算术，那么对底层内存的直接操作就会受限。
一个假设性的场景：如果C++标准“强制”弃用指针
如果一个非常激进的C++标准委员会（或者我们想象一个全新的语言，名为“C++Lite”或“C++Safe”），决定只允许使用引用，那么整个语言的API设计和底层实现都会发生翻天覆地的变化。
现有库的重写： 标准库中的所有需要指针的函数（如`memcpy`、`memset`的低级版本，或者某些容器的内部实现）都需要被重写，使用引用和更高级别的抽象。
新的编程范式： 开发者需要适应完全基于引用的编程方式。许多依赖指针才能实现的技巧（如通过指针传递大型数据结构以避免拷贝，或者通过指针进行高级内存管理）可能需要找到新的实现方式，比如强制使用更多的移动语义或共享指针。
引入新的抽象： 为了弥补指针移除带来的空缺，语言可能会引入更强大的所有权系统（类似Rust的Ownership）或更智能的引用管理机制，确保安全性和功能性。
然而，这种改变的代价是巨大的，并且会从根本上改变C++的特性。 C++之所以强大，很大程度上就是因为它允许程序员在“安全抽象”和“底层控制”之间自由切换。指针是这种底层控制的重要载体。
结论
从技术上说，C++编译器可以被设计成不支持指针，只支持引用。 这意味着C++标准需要被彻底修改，移除所有与指针相关的语法和语义。
但从现实和实用性上讲，让当前的C++编译器弃用指针、只允许引用是极其困难的，并且违背了C++作为一门“近乎底层”的高性能语言的初衷。 指针提供了引用无法替代的关键功能，如表达“空”状态、直接的内存地址操作、指针算术以及动态内存管理的基础。
引用更像是一种“受控的指针”，它在很多场景下提供了更好的安全性和易用性，但它并没有完全涵盖指针的所有能力。完全移除指针，可能会让C++失去其在系统编程、性能敏感领域的一些核心优势，并可能导致一个更受限、功能更少的语言。我们现在看到的“更安全”的C++发展方向，更多的是通过智能指针、RAII（Resource Acquisition Is Initialization）以及更好的语言特性（如移动语义、范围`for`循环）来“约束”和“管理”指针的使用，而不是彻底抛弃指针本身。
语言设计的自由度与约束
首先，需要明确的是，C++作为一门编程语言，其语法和特性是由标准委员会定义和迭代的。编译器是按照这个标准来实现语言的。因此，理论上，如果C++标准委员会决定大幅度修改语言规则，比如彻底移除指针这个概念，那么未来的C++编译器自然就只会支持引用。
这就像当年C++标准委员会决定移除`goto`语句在某些场景下的直接使用（虽然它还在底层，但面向程序员的直接使用变得不那么普遍），或者引入模板、类等高级特性一样。语言的演进是由其设计者驱动的。
什么是引用，它与指针的区别？
在深入讨论“能否弃用”之前，我们必须清晰地理解引用（reference）和指针（pointer）之间的本质区别：
引用 (Reference):
别名： 引用不是一个新的内存地址，而是对现有变量的一个别名。当你定义一个引用时，它必须立即初始化为一个已存在的变量。之后，对引用的所有操作都直接作用于它所绑定的变量。
必须初始化： 引用一旦创建，就必须绑定到某个对象，并且不能被改变，总是指向同一个对象。它不能是“空”的。
语法糖： 在很多情况下，引用提供了比指针更简洁的语法。例如，访问引用的成员不需要解引用操作符（），直接使用`.`即可。
隐式解引用： 对引用的所有操作都自动进行了“解引用”。
指针 (Pointer):
内存地址： 指针存储的是一个内存地址。它本身是一个变量，占用一定的内存空间。
可空： 指针可以指向一个有效的内存地址，也可以指向空地址（`nullptr`）。
可重新赋值： 指针可以改变它所指向的内存地址，可以指向不同的变量或对象。
显式解引用： 访问指针指向的对象的值需要使用解引用操作符（``）。
算术运算： 指针可以进行算术运算（如指针加一表示指向下一个内存单元），这对于数组操作非常重要。
为什么完全弃用指针会非常困难？
虽然引用在很多情况下提供了更安全、更简洁的接口，但要完全用引用取代指针，在C++的生态系统中是几乎不可能的，至少在现有的C++标准下是如此。原因如下：
1. 空值（Nullability）的需求： 很多算法和设计模式需要一种“无指向”的状态。例如，一个函数可能需要返回一个指向某个对象的指针，如果找不到对象，可以返回`nullptr`。引用必须绑定到一个有效的对象，无法表达这种“空”状态。虽然可以通过返回一个特殊的引用对象（比如一个指向无效数据的引用），但这在语义上并不清晰，也容易出错。
2. 动态内存管理： 尽管C++提供了智能指针（如`std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`）来管理动态内存，但底层内存分配和管理仍然需要指针。`new`和`delete`操作符返回的就是指针。如果你要创建或删除一个对象，你都需要一个指针来操作它的内存地址。
3. 数组和内存访问： 指针是C++处理数组和低级别内存操作的基石。例如，遍历数组时，使用指针算术（如`ptr++`）是一种非常常见且高效的方式。如果你只能使用引用，那么遍历数组就需要通过索引（`array[i]`）或者迭代器，这在某些底层操作中可能会带来额外的开销或不便。
4. 函数指针和多态： 函数指针允许你传递函数作为参数，这对于实现回调函数、策略模式等至关重要。指针在实现某些多态机制，如指向成员的指针（pointer to member），也扮演着重要角色。虽然有函数对象和lambda表达式作为替代，但指针提供了一种更直接、更底层的控制。
5. 性能和底层控制： 在极度注重性能的场景下，直接操作内存地址（指针）提供的细粒度控制是无与伦比的。例如，在嵌入式系统、操作系统开发或性能优化代码中，开发者需要知道他们在操作的确切内存位置。引用抽象了这一点，虽然通常是为了安全和简洁，但在某些极端情况下，这种抽象可能会隐藏效率的损失或者限制了底层控制能力。
6. 向后兼容性： C++拥有庞大的现有代码库，其中大量使用了指针。任何移除指针的提议都会导致现有代码完全无法使用，这是不可接受的。语言的演进必须考虑兼容性。
7. 迭代器： 标准库中的迭代器（Iterator）在很多方面扮演着指针的角色，它们提供了访问序列元素的能力，并支持算术运算。但迭代器本身底层可能就是指针的封装。如果你完全去掉指针，那么迭代器的实现和使用方式也会发生根本性的变化。
如果强制用引用来“模拟”指针功能？
想象一下，如果我们强行要用引用来“模拟”指针的功能，会发生什么？
空值模拟： 我们可以定义一个特殊的“空引用”类，它内部可能持有一个指针，但对外表现得像引用一样，或者返回一个指向特定错误标记的引用。但这无疑会增加复杂性，并且丢失了`nullptr`本身所代表的清晰语义。
动态内存： 如果没有`new`和`delete`返回指针，那么动态内存的创建和销毁将变得非常棘手。也许我们会引入一种“对象工厂”的引用接口，但这就不是直接的内存管理了。
数组遍历： 我们可以使用索引（`arr[i]`）或标准库的迭代器。但如果语言层面不再支持指针算术，那么对底层内存的直接操作就会受限。
一个假设性的场景：如果C++标准“强制”弃用指针
如果一个非常激进的C++标准委员会（或者我们想象一个全新的语言，名为“C++Lite”或“C++Safe”），决定只允许使用引用，那么整个语言的API设计和底层实现都会发生翻天覆地的变化。
现有库的重写： 标准库中的所有需要指针的函数（如`memcpy`、`memset`的低级版本，或者某些容器的内部实现）都需要被重写，使用引用和更高级别的抽象。
新的编程范式： 开发者需要适应完全基于引用的编程方式。许多依赖指针才能实现的技巧（如通过指针传递大型数据结构以避免拷贝，或者通过指针进行高级内存管理）可能需要找到新的实现方式，比如强制使用更多的移动语义或共享指针。
引入新的抽象： 为了弥补指针移除带来的空缺，语言可能会引入更强大的所有权系统（类似Rust的Ownership）或更智能的引用管理机制，确保安全性和功能性。
然而，这种改变的代价是巨大的，并且会从根本上改变C++的特性。 C++之所以强大，很大程度上就是因为它允许程序员在“安全抽象”和“底层控制”之间自由切换。指针是这种底层控制的重要载体。
结论
从技术上说，C++编译器可以被设计成不支持指针，只支持引用。 这意味着C++标准需要被彻底修改，移除所有与指针相关的语法和语义。
但从现实和实用性上讲，让当前的C++编译器弃用指针、只允许引用是极其困难的，并且违背了C++作为一门“近乎底层”的高性能语言的初衷。 指针提供了引用无法替代的关键功能，如表达“空”状态、直接的内存地址操作、指针算术以及动态内存管理的基础。
引用更像是一种“受控的指针”，它在很多场景下提供了更好的安全性和易用性，但它并没有完全涵盖指针的所有能力。完全移除指针，可能会让C++失去其在系统编程、性能敏感领域的一些核心优势，并可能导致一个更受限、功能更少的语言。我们现在看到的“更安全”的C++发展方向，更多的是通过智能指针、RAII（Resource Acquisition Is Initialization）以及更好的语言特性（如移动语义、范围`for`循环）来“约束”和“管理”指针的使用，而不是彻底抛弃指针本身。
网友意见
我觉得，至少在这一种情况下：用引用会很难受。
MyClass *mc; do { // 或者 switch，或者其他必须要加大括号的程序块内 // 。。。 if (aaa) mc = new MyClass(bbb); else mc = new MyClass(ccc); // 。。。 } while (ddd); // do while 循环可以替换成 switch 等其他控制结构。 do_something(mc); // 在结构之外需要用到该指针。
引用要求在声明的同时必须初始化并且之后不可修改，然而上述例子中，在结构体内初始化会使得该指针无法作用到大括号之外。
如果一个指针必须在结构体外定义，在结构体内初始化，并且在结构体结束之后使用。那么用引用实现同等功能会非常难受。
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