More Effective C++（1）：pointers和references

雨点打透心脏的1/2处 2022-02-23 06:12 156阅读 0赞

首先，我们从pointers（指针）、reference（引用）、casts（类型转换）、arrays（数组）、constructors（构造函数）说起，这些议题，几乎是C++程序最基础的部分，大多数情况都会用到上述所有特性。

首先，今天作为此专题的第一节，我们谈一下pointers和references的区别

想必C/C++的初学者对pointers和references的感觉是既爱又恨的。他们看起来很不一样（pointers使用“\*”和“->”操作符，而references则使用“.”）但是它们却似乎做着相同的事情。  
第一，你必须认识到，**没有所谓的null reference（空引用）**。一个reference（引用）必须总代表某个对象。若有一个变量，其目的是用来指向（代表）另一个对象，但是也可能它不指向（代表）任何对象，那么则应该使用pointer（指针），因为你可以将pointer设置为null。换个角度看，若这个变量总是必须代表一个对象，即不允许此变量为空，这时就应考虑使用reference（引用）。

但是，下面这样的东西又是何种意义呢？

char *pc=0;           //将pointer设定为空
    char&  rc=*pc;       //让reference代表null pointer的解引值

这种代码是不可接受的。其结果不可预知（C++对此没有定义），编译器可以产生任何可能的输出。所以应当慎重使用pointer和reference。

由于reference必须代表某一个对象，C++因此要求references必须要有初值，否则会编译错误：

string &str;           //错误！！！references必须被初始化
    string s("wang");   
    string &str=s;        //正确，rs执行s

但是pointer就没有这样的限制：

string *str;

没有所谓的null reference这个事实意味着使用references可能会比使用pointers效率更高。因为使用reference之前不需要测试其是否有效。

void printDouble(const double& rd){ 
    	cout<<rd;      //无需测试rd，必然代表某一个double
    }

若使用pointers，为程序的严谨性和正确性，必须检测其是否为空：

void printDouble(const double *rd){ 
    	if(rd){              //检查是否为null pointer（空指针）
    		cout<<*rd;     
    	}
    }

另一个重要的差异就是：**pointers可以被重新赋值，指向另外一个对象，references却总是指向（代表）它最初获得的那个对象。**

string s1("Nanjing");
    string s2("Beijing");
    
    string& rs=s1;    //rs指向（代表）s1
    string *ps=s2;    //ps指向s2
    rs=s2;            //rs仍然代表s1 但是s1的值现在变成了"Beijing"
    
    ps=&s1;          //ps现在指向s1 s1并未发生变化

通常而言，当考虑“不指向任何对象”的可能性时，或是考虑“在不同时间指向不同对象”的能力时，应该采用pointer。前一种情况你可以将pointer设置为null，后一种情况则可以改变pointer的所指对象。而“总是会代表某个对象”，而且“一旦代表了该对象就不能再改变”，那么这时应该选用reference。

当然，还有一些情况需要使用reference，例如实现某些操作符的时候。最常见的就是operator\[ \]。这个操作符很特别地必须返回某种“可以被当作assignment赋值对象”的东西：

vector<int> v(10);    //构造一个int类型的vector，大小为10
    
    v[5]=10;   //assignment的赋值对象是operator[ ]的返回值
    
    如果operator[ ]返回pointer，上边最后一条语句必须是：
    *v[5]=10；
    但这使得v好似指针形成的vector，事实并非如此。所以，应该总是令operator[ ]返回一个reference。

因此可做如下结论：**当需要指向某个东西，而且绝不会改变指向其他东西，或是当你实现一个操作符而其语法需求无法由pointer完成，应该选用reference。其他的任何时候，都应使用pointers。**