我了解指针和引用的语法和一般语义,但是我应该如何决定什么时候在API中使用引用或指针比较合适?

当然,有些情况需要其中一个(操作符++需要引用参数),但一般来说,我发现我更喜欢使用指针(和const指针),因为语法很清楚,变量是破坏性传递的。

例如,在以下代码中:

void add_one(int& n) { n += 1; }
void add_one(int* const n) { *n += 1; }
int main() {
  int a = 0;
  add_one(a); // Not clear that a may be modified
  add_one(&a); // 'a' is clearly being passed destructively
}

使用指针,它总是(更)明显的发生了什么,所以对于api和类似的地方,清晰度是一个大问题,指针不是比引用更合适吗?这是否意味着引用应该只在必要时使用(例如操作符++)?其中一种是否存在性能问题?

编辑(过时的):

除了允许NULL值和处理原始数组之外,选择似乎还取决于个人喜好。我接受下面的答案,引用谷歌的c++风格指南,因为他们提出的观点是“引用可能会令人困惑,因为它们有值语法,但有指针语义。”

由于需要额外的工作来清除不应该为NULL的指针参数(例如,add_one(0)将调用指针版本并在运行时中断),从可维护性的角度来看,在必须存在对象的地方使用引用是有意义的,尽管失去语法的清晰性是一种遗憾。


当前回答

这不是品味的问题。以下是一些明确的规则。

如果你想在声明变量的范围内引用静态声明的变量,那么使用c++引用,这将是完全安全的。这同样适用于静态声明的智能指针。通过引用传递参数就是一个例子。

如果你想从一个比它声明的范围更宽的范围中引用任何东西,那么你应该使用一个引用计数智能指针,以确保它的完全安全。

为了语法方便,您可以使用引用引用集合的元素,但这并不安全;元素可以在任何时候被删除。

为了安全地保存对集合元素的引用,必须使用引用计数智能指针。

其他回答

任何性能差异都是如此之小,以至于使用不太清楚的方法都是不合理的。

首先,有一种引用通常更好的情况没有提到,那就是const引用。对于非简单类型,传递const引用可以避免创建临时类型,也不会引起您所关心的混乱(因为该值没有被修改)。在这里,强制某人传递指针会导致您所担心的混乱,因为看到地址被获取并传递给函数可能会使您认为值已更改。

无论如何,我基本上同意你的看法。我不喜欢函数接受引用来修改它们的值,而这不是很明显的函数在做什么。在这种情况下,我也更喜欢使用指针。

当需要以复杂类型返回值时,我倾向于使用引用。例如:

bool GetFooArray(array &foo); // my preference
bool GetFooArray(array *foo); // alternative

在这里,函数名清楚地表明您正在从数组中获取信息。这样就不会混淆了。

引用的主要优点是它们总是包含一个有效值,比指针更简洁,并且支持多态,而不需要任何额外的语法。如果这些优点都不适用,就没有理由更喜欢引用而不是指针。

两者的性能完全相同,因为引用是作为指针在内部实现的。因此你不需要担心这个。

关于何时使用引用和指针,没有普遍接受的约定。在少数情况下,您必须返回或接受引用(例如,复制构造函数),但除此之外,您可以自由地按照自己的意愿进行操作。我遇到的一个相当常见的约定是,当形参必须引用现有对象时使用引用,当可以使用NULL值时使用指针。

一些编码约定(如谷歌的)规定应该总是使用指针或const引用,因为引用有一点不清楚的语法:它们有引用行为但有值语法。

这不是品味的问题。以下是一些明确的规则。

如果你想在声明变量的范围内引用静态声明的变量,那么使用c++引用,这将是完全安全的。这同样适用于静态声明的智能指针。通过引用传递参数就是一个例子。

如果你想从一个比它声明的范围更宽的范围中引用任何东西,那么你应该使用一个引用计数智能指针,以确保它的完全安全。

为了语法方便,您可以使用引用引用集合的元素,但这并不安全;元素可以在任何时候被删除。

为了安全地保存对集合元素的引用,必须使用引用计数智能指针。

我的经验法则是:

Use pointers for outgoing or in/out parameters. So it can be seen that the value is going to be changed. (You must use &) Use pointers if NULL parameter is acceptable value. (Make sure it's const if it's an incoming parameter) Use references for incoming parameter if it cannot be NULL and is not a primitive type (const T&). Use pointers or smart pointers when returning a newly created object. Use pointers or smart pointers as struct or class members instead of references. Use references for aliasing (eg. int &current = someArray[i])

无论您使用哪一种,如果参数不明显,请不要忘记记录函数及其参数的含义。

尽可能使用引用,必须使用指针。

避免指针,直到你不能。

原因是指针使事情更难跟踪/阅读,比任何其他结构更不安全,更危险的操作。

所以经验法则是只有在没有其他选择的情况下才使用指针。

例如,当函数在某些情况下可以返回nullptr时,返回指向对象的指针是一个有效的选项,并且假设它将会返回。也就是说,更好的选择是使用类似于std::optional(需要c++ 17;在此之前,有boost::optional)。

另一个例子是为特定的内存操作使用指向原始内存的指针。这应该隐藏并本地化在代码的非常狭窄的部分,以帮助限制整个代码库的危险部分。

在你的例子中,使用指针作为参数是没有意义的,因为:

如果你提供nullptr作为参数,你将进入未定义行为领域; 引用属性版本不允许(没有容易发现的技巧)1的问题。 对于用户来说,引用属性版本更容易理解:您必须提供一个有效的对象,而不是可以为空的东西。

如果函数的行为必须在有或没有给定对象的情况下工作,那么使用指针作为属性表明您可以将nullptr作为参数传递,这对函数来说是好的。这是用户和实现之间的一种契约。