英文原文:Why should I use a pointer rather than the object itself?
问题:为什么使用指针比使用对象本身更好?
我是一名 Java 程序员,最近开始学习使用 C++ 中的对象。有个问题我一直觉得很困惑:那就是为什么人们更喜欢使用指向对象的指针而不是对象本身。比如:
这样声明:Object *myObject = new Object;
而不是:Object myObject;
使用函数的时候也是如此,假设有个函数为 testFunc (),使用时可以这样:
myObject.testFunc ();
但一般这样调用:
myObject->testFunc ();
但是我不知道为什么要这样做,我想可能是因为我们直接访问了内存地址,所以能提高效率和运行速度。我理解的对吗?
最佳答案:
很不幸,你看的很多讲的都是动态分配。这只能说明存在很多根本不精通 C++ 的程序员。从某种意义上说,你的问题其实可以分成两个小问题。第一个是应该何时使用动态分配(即使用 new 关键字)?第二个问题是应该何时使用指针?
使用合适的工具通常是做好一项工作的关键。在大部分情况下,存在比使用一般的动态分配或者原指针更合适、更安全的方法。
动态分配
在你的问题里,你用了两种方式创建对象。这两种方式主要的不同在于对象的存储时间。当执行 Object myObject;这句代码时,它作为自动变量被创建,这意味着当对象出了作用域时也会自动销毁。而当你使用 new Object ()这种方式时,对象所拥有的内存是动态分配的,这表示直到你调用 delete ()方法对象才会被销毁,否则一直存在。当需要用动态分配内存来处理时,你应该只使用动态分配的方式,也就是说,当你可以使用动态分配内存的时候就不要使 用自动变量。
以下是可能会使用到动态分配的两种常见情况:
1. 当想让对象在出了作用域后依然存在——且确实就是之前存储在该内存中的对象,而不是对象的拷贝。如果你可以接受使用对象的拷贝或者移动(大部分情况下你应该这样),那么你更应该使用自动存储方式。
2. 当需要大量内存时,这种情况下极易导致栈溢出。当然如果这对你来说根本不是问题就更好了(大部分情况下这是不可能的)。这显然超出了 C++ 的管辖范围,但是不幸的是,我们必须处理我们开发的系统中存在的这种现实问题。
当你确实需要使用动态分配时,你应该将它封装到一个智能指针中或者其他能具有 RAII 特性的类型(例如标准容器)。智能指针提供动态分配内存的对象的所有权语义。例如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr。如果你能够合适的使用它,你基本上不需要自己管理内存(参见 Rule of Zero 这篇文章)。
指针
事实上,指针除了用来实现动态分配内存外还有很多其它的用法,但是其中大部分也都存在比它们更好的选择。就像前面说过的那样,除非你必须用到指针,否则不要贸然使用。
需要使用引用的情况:有的时候,你想调用的函数需要访问你当前的对象本身(而不是它的拷贝),那么你就需要使用指针作为参数进行传递(暂不论它 是如何分配的)。然而,在大部分情况下,使用引用会比指针更好,这也正是引用被设计的理由。注意一下,这里不需要像上面所说的那样去延长对象的生命周期。 前面已经说过了,如果你能接受使用对象的拷贝,那么你就没必要再使用引用了。
需要使用多态的情况:通常你只能通过对象的指针或者引用来实现多态(也就是根据对象的动态类型来调用函数)。如果这就是你想要的,那么你就需要使用指针或者引用。同样,以指针为优先选择。
当对象可忽略时,通过传递一个空指针来实现对象是可选的属性:如果它是一个参数的话,你应该优先使用默认参数或者函数重载的方法。否则你应该选择一种可以封装这种行为的类型,例如 boost::optional(或者是 std::optional)。
当你想降低文件间的编译依存关系从而节省时间:指针的一大特点在于你只需要在前面声明一下指针指向的类型(而如果要使用实际的对象,你还需要定义一下)。这样你就能降低你的编译单元之间的耦合性从而减少编译时间。参考 Pimpl idiom.
当你想调用C或者类似C风格的函数库的接口时:在这种情况下,你不得不使用指针进行操作。你唯一能做的事情就是要保证你的指针在不使用时要被释 放。你也能通过智能指针来操作原指针,例如通过它来调用成员函数。如果被调用库已经为你申请了空间而又希望你通过句柄来释放的话,利用智能指针封装起句柄 并利用定制的析构器来释放内存无疑是一种合理的选择。