为什么不在C++中全部使用指针？

Question

为什么不在C++中全部使用指针？

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假设我定义了一个类：

class Pixel {
    public:
      Pixel(){ x=0; y=0;};
      int x;
      int y;
}

然后编写一些使用它的代码。为什么我要这样做？

Pixel p;
p.x = 2;
p.y = 5;

作为一个Java开发者，我经常这样写：

Pixel* p = new Pixel();
p->x = 2;
p->y = 5;

它们基本上做同样的事情，对吧？一个在堆栈上，另一个在堆上，所以我需要稍后将其删除。它们之间有任何基本区别吗？为什么我应该更喜欢其中一个而不是另一个？

- Eric

23个回答

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- BlackAura · Answer 1

第一种情况并不总是被分配在栈上。如果它是对象的一部分，它将被分配到对象所在的位置。例如：

class Rectangle {
    Pixel top_left;
    Pixel bottom_right;
}

Rectangle r1; // Pixel is allocated on the stack
Rectangle *r2 = new Rectangle(); // Pixel is allocated on the heap

主要优点如下：

可以使用RAII模式管理对象。一旦对象超出范围，其析构函数就会被调用。类似于C#中的“using”模式，但是自动进行。
不存在空引用的可能性。
无需担心手动管理对象的内存。
它会导致较少的内存分配。在C++中，特别是小型内存分配，内存分配可能比Java更慢。

一旦对象被创建，堆分配的对象和栈（或其他地方）分配的对象之间没有性能差异。

然而，除非使用指针，否则不能使用任何形式的多态性——对象具有完全静态类型，由编译时确定。

- ralphtheninja · Answer 2

我认为这更多是关于品味的问题。如果你创建了一个接口，允许方法接受指针而不是引用，那么就允许调用者传递nil。由于允许用户传递nil，用户将会传递nil。

既然你必须问自己“如果这个参数是nil会发生什么？”，你就必须更加谨慎地编写防御性代码，一直进行空指针检查。这就支持使用引用。

然而，有时你确实希望能够传递nil，这时引用就行不通了 :) 指针可以给你更大的灵活性，让你变得更加懒惰，这真的很好。在你知道必须要分配之前，永远不要进行分配！

- Matt Brunell · Answer 3

对象生命周期。当您希望对象的生命周期超过当前范围的生命周期时，必须使用堆。

另一方面，如果您不需要变量超出当前范围，请在堆栈上声明它。它将在超出范围时自动销毁。只需小心传递其地址即可。

- Max Lybbert · Answer 4

问题并不在于指针本身（除了引入NULL指针），而是手动进行内存管理。

当然，有趣的部分是，我看过的每个Java教程都提到垃圾回收器非常酷，因为你不需要记得调用delete，但实际上，在C++中只有在调用new时才需要delete（并且在调用new[]时需要delete[]）。

- RandomNickName42 · Answer 5

为什么不能用指针来做所有的事情？

它们更慢。

使用指针访问语义时，编译器优化的效果不会像其他情况那样有效，您可以在任何网站上了解有关此问题的信息，但是这里有一份不错的英特尔的pdf文档。

请查看13、14、17、28、32、36页；

检测循环符号中是否存在不必要的内存引用：

for (i = j + 1; i <= *n; ++i) { 
X(i) -= temp * AP(k); }

循环边界的表示法包含指针或内存引用。编译器无法预测指针n所引用的值是否会因迭代循环中的某些其他赋值而发生更改。此时，使用循环来重新加载n所引用的值以供每次迭代使用。当发现潜在的指针别名时，代码生成器也可能拒绝调度软件流水线循环。由于指针n所引用的值在循环内不会改变且对于循环索引是不变的，因此将*n的加载移到循环边界之外可以简化调度和指针消歧。

... 这个主题有许多变化 ...

复杂的内存引用，或者说分析如复杂指针计算等引用，会影响编译器生成高效代码的能力。在代码中，编译器或硬件执行复杂计算以确定数据位置的地方应该受到关注。指针别名和代码简化有助于编译器识别内存访问模式，允许编译器将内存访问与数据操作重叠。减少不必要的内存引用可能会使编译器能够管道化软件。如果内存引用计算保持简单，则许多其他数据位置属性（例如别名或对齐）可以轻松识别。使用强度降低或归纳方法简化内存引用对于帮助编译器至关重要。

- Roddy · Answer 6

仅在必要时使用指针和动态分配的对象。尽可能使用静态分配（全局或堆栈）的对象。

静态对象更快（无需new/delete，无需间接访问）
没有需要担心的对象生命周期
更少的按键次数，更易读
更加健壮。每个“->”都是对NIL或无效内存的潜在访问

为了澄清，在这个上下文中，“静态”指非动态分配。也就是说，任何不在堆上的东西。是的，它们也可能有对象生命周期问题-就单例销毁顺序而言-但把它们放在堆上通常解决不了任何问题。

- David Stone · Answer 7

当我是一个新的C++程序员(而且它是我的第一门语言)时，这让我非常困惑。有很多非常糟糕的C++教程，通常似乎可以分为两类："C/C++"教程，实际上意味着这是一个C教程(可能带有类)，以及认为C++是带有delete的Java的C++教程。

我想我花了大约1-1.5年(至少)在我的代码中任何地方输入"new"。我经常使用STL容器比如vector, 这为我处理了这个问题。

我认为很多答案似乎要么忽略要么避免直接说如何避免这种情况。你通常不需要在构造函数中用new进行分配，然后在析构函数中使用delete清理。相反，您可以直接将对象本身放入类中(而不是指向它的指针)，并在构造函数中初始化对象本身。然后默认构造函数在大多数情况下可以完成所有需要的工作。

对于几乎任何这种情况都行不通的情况（例如，如果您冒着堆栈空间不足的风险），您应该使用其中一个标准容器：std::string、std::vector 和 std::map 是我经常使用的三个容器，但 std::deque 和 std::list 也很常见。其他容器（例如 std::set 和非标准 rope）使用较少，但行为类似。它们都从自由存储区（C++ 中某些其他语言中的“堆”）分配内存，请参见：C++ STL question: allocators

- spoulson · Answer 8

从不同的角度看这个问题...

C++ 中可以使用指针 (Foo *) 和引用 (Foo &) 来引用对象。在可能的情况下，我使用引用而不是指针。比如，在将引用传递给函数/方法时，使用引用允许代码（有望）做出以下假设：

被引用的对象不是函数/方法所拥有的，因此不应该 delete 对象。就像说，“这里，用这个数据，但在完成后还回来。”
NULL 指针引用的可能性较小。虽然可能会被传递一个 NULL 引用，但至少不会是函数/方法的错误。引用不能被重新分配到新的指针地址，因此您的代码不可能意外将其重新分配为 NULL 或其他无效的指针地址，导致页面错误。

- Nemanja Trifunovic · Answer 9

问题是：为什么你要把所有东西都用指针？栈分配的对象不仅更安全、更快速地创建，而且打字量更少，代码看起来更好。

- KeithB · Answer 10

我没有看到提到的是增加的内存使用量。假设4字节整数和指针。

Pixel p;

将使用8个字节，和

Pixel* p = new Pixel();

将使用12个字节，增加了50％。这听起来不像很多，直到您为512x512图像分配足够的空间。然后，您需要的是2MB而不是3MB。这忽略了管理堆上所有这些对象的开销。