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

以下是一些指导方针。

函数使用传递的数据而不修改它:

If the data object is small, such as a built-in data type or a small structure, pass it by value. If the data object is an array, use a pointer because that’s your only choice. Make the pointer a pointer to const. If the data object is a good-sized structure, use a const pointer or a const reference to increase program efficiency.You save the time and space needed to copy a structure or a class design. Make the pointer or reference const. If the data object is a class object, use a const reference.The semantics of class design often require using a reference, which is the main reason C++ added this feature.Thus, the standard way to pass class object arguments is by reference.

函数修改调用函数中的数据:

1.如果数据对象是内置数据类型,则使用指针。如果你是现货代码 与fixit(&x)一样,其中x是int型,很明显这个函数打算修改x。

2.如果数据对象是一个数组,则使用唯一的选择:指针。

3.如果数据对象是结构,请使用引用或指针。

4.如果数据对象是类对象,则使用引用。

当然,这些只是指导方针,可能有不同的理由 选择。例如,cin使用基本类型的引用,因此您可以使用cin >> n 而不是cin >> &n。

其他回答

免责声明:除了引用不能为NULL或“反弹”(意味着它们不能改变它们是别名的对象)这一事实之外,它真的归结为一个品味问题,所以我不会说“这更好”。

也就是说,我不同意你在文章中最后的说法,因为我不认为代码在引用中失去了清晰度。在你的例子中,

add_one(&a);

可能会更清楚

add_one(a);

因为你知道a的值很可能会改变。另一方面,函数的签名

void add_one(int* const n);

也不太清楚n是单个整数还是数组?有时您只能访问(文档记录不佳的)头文件和签名

foo(int* const a, int b);

乍一看不容易理解。

在我看来,当不需要(重新)分配或重新绑定(在前面解释的意义上)时,引用和指针一样好。此外,如果开发人员只对数组使用指针,那么函数签名就不会那么模糊。更不用说使用引用的操作符语法可读性更强了。

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)。

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。

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。

在我的实践中,我个人确定了一个简单的规则——对可复制/可移动的原语和值使用引用,对具有长生命周期的对象使用指针。

对于Node的例子,我肯定会使用

AddChild(Node* pNode);