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

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。

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。

复制自wiki-

A consequence of this is that in many implementations, operating on a variable with automatic or static lifetime through a reference, although syntactically similar to accessing it directly, can involve hidden dereference operations that are costly. References are a syntactically controversial feature of C++ because they obscure an identifier's level of indirection; that is, unlike C code where pointers usually stand out syntactically, in a large block of C++ code it may not be immediately obvious if the object being accessed is defined as a local or global variable or whether it is a reference (implicit pointer) to some other location, especially if the code mixes references and pointers. This aspect can make poorly written C++ code harder to read and debug (see Aliasing).

我完全同意这一点,这就是为什么我认为只有在你有充分理由的时候才应该使用推荐信。

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。

对于指针,您需要它们指向某个对象,因此指针需要占用内存空间。

例如,接受整数指针的函数将不接受整数变量。因此,您需要首先为它创建一个指针,以便传递给函数。

作为参考,它不会占用内存。你有一个整数变量,你可以把它作为引用变量传递。就是这样。您不需要专门为它创建引用变量。

把我的一角硬币放进去。我刚做了个测试。一个打喷嚏的人。我只是让g++使用指针而不是引用来创建同一个小程序的程序集文件。 当查看输出时,它们是完全相同的。除了符号命名。所以看性能(在一个简单的例子中)没有问题。

现在谈谈指针与引用的话题。恕我直言,我认为清晰是最重要的。一旦我读到内隐行为,我的脚趾就开始卷曲。我同意引用不能为NULL是很好的隐式行为。

解引用NULL指针不是问题所在。它将使您的应用程序崩溃,并且易于调试。一个更大的问题是未初始化的指针包含无效值。这很可能导致内存损坏,导致没有明确起源的未定义行为。

这就是我认为引用比指针安全得多的地方。我同意前面的说法,接口(应该清楚地记录,参见合同设计,Bertrand Meyer)定义了函数参数的结果。考虑到这些因素,我的偏好是 尽可能使用引用。