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。
“尽可能使用参考文献”规则有问题,如果你想保留参考文献供进一步使用,就会出现这种问题。为了举例说明这一点,假设您有以下类。
class SimCard
{
public:
explicit SimCard(int id):
m_id(id)
{
}
int getId() const
{
return m_id;
}
private:
int m_id;
};
class RefPhone
{
public:
explicit RefPhone(const SimCard & card):
m_card(card)
{
}
int getSimId()
{
return m_card.getId();
}
private:
const SimCard & m_card;
};
乍一看,通过引用传递RefPhone(const SimCard & card)构造函数中的形参似乎是个好主意,因为它可以防止向构造函数传递错误/空指针。它以某种方式鼓励在堆栈上分配变量,并从RAII中获益。
PtrPhone nullPhone(0); //this will not happen that easily
SimCard * cardPtr = new SimCard(666); //evil pointer
delete cardPtr; //muahaha
PtrPhone uninitPhone(cardPtr); //this will not happen that easily
但是暂时的事情会摧毁你的幸福世界。
RefPhone tempPhone(SimCard(666)); //evil temporary
//function referring to destroyed object
tempPhone.getSimId(); //this can happen
因此,如果你盲目地坚持引用,你就在传递无效指针的可能性与存储已销毁对象引用的可能性之间进行了权衡,这基本上是相同的效果。
edit:请注意,我坚持了这条规则:“尽可能使用引用,必须使用指针。”避免指针,直到你做不到为止。”这是被点赞最多、接受度最高的答案(其他答案也这么认为)。虽然这应该是显而易见的,但例子并不表明引用是不好的。然而,它们也可能被滥用,就像指针一样,它们也会给代码带来威胁。
指针和引用之间有以下区别。
当涉及到传递变量时,按引用传递看起来像按值传递,但具有指针语义(充当指针)。
引用不能直接初始化为0 (null)。
引用(引用,未引用对象)不能修改(相当于“* const”指针)。
Const引用可以接受临时形参。
局部const引用延长了临时对象的生存期
考虑到这些因素,我目前的规则如下。
Use references for parameters that will be used locally within a function scope.
Use pointers when 0 (null) is acceptable parameter value or you need to store parameter for further use. If 0 (null) is acceptable I am adding "_n" suffix to parameter, use guarded pointer (like QPointer in Qt) or just document it. You can also use smart pointers. You have to be even more careful with shared pointers than with normal pointers (otherwise you can end up with by design memory leaks and responsibility mess).
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。
就像其他人已经回答的那样:总是使用引用,除非变量为NULL/nullptr是一个真正有效的状态。
约翰·卡马克在这个问题上的观点也类似:
空指针是C/ c++中最大的问题,至少在我们的代码中是这样。将一个值同时用作标志和地址会导致大量致命问题。在任何可能的情况下,c++引用应该比指针更受欢迎;虽然引用“实际上”只是一个指针,但它有一个非null的隐含契约。当指针转换为引用时执行NULL检查,然后可以忽略此问题。
http://www.altdevblogaday.com/2011/12/24/static-code-analysis/
编辑2012-03-13
用户Bret Kuhns正确地评论道:
c++ 11标准已经完成。我认为是时候在这个线程中提到,大多数代码应该可以很好地使用引用、shared_ptr和unique_ptr的组合。
确实如此,但是问题仍然存在,即使用智能指针替换原始指针也是如此。
例如,std::unique_ptr和std::shared_ptr都可以通过它们的默认构造函数构造为“空”指针:
http://en.cppreference.com/w/cpp/memory/unique_ptr/unique_ptr
http://en.cppreference.com/w/cpp/memory/shared_ptr/shared_ptr
... 这意味着在不验证它们是否为空的情况下使用它们会有崩溃的风险,这正是J. Carmack讨论的全部内容。
然后,我们有一个有趣的问题:“如何将智能指针作为函数参数传递?”
Jon对这个问题的回答是c++——将引用传递给boost::shared_ptr,下面的注释表明,即使这样,通过复制或引用传递智能指针也不像人们想的那样明确(默认情况下我倾向于使用“通过引用”,但我可能错了)。