More Effective C++ 条款 1：仔细区别 pointer 和 reference

条款 1：仔细区别 pointer 和 reference

区别与适用场景

1. reference 不存在 null 状态

   • reference 必须始终代表某个对象。
   • 如果需要一个变量可能为空（即指向“无对象”），应选择使用 pointer。

2. pointer 的灵活性

   • pointer 可以被重新赋值，指向不同的对象。
   • reference 一旦绑定到一个对象，就无法更改。

3. 使用场景

   • 使用 pointer：当变量可能不指向任何对象，或者需要在多个对象之间动态切换时。
   • 使用 reference：当变量始终必须表示某个对象，并且不允许为空时。

示例：reference 始终绑定对象

以下代码展示了 reference 的特性，确保始终绑定对象：

int a = 10;
int& ref = a;  // ref 必须绑定到 a，且不能更改绑定
int b = 20;
ref = b;       // 修改的是 a 的值，而非改变 ref 的绑定

示例：pointer 灵活性

pointer 的灵活性允许指向不同对象，甚至表示“无对象”：

int a = 10, b = 20;
int* ptr = &a;  // 指向 a
ptr = &b;       // 重新指向 b
ptr = nullptr;  // 表示“无对象”

reference 的限制与用途

1. reference 不可重新绑定，始终指向初始化时的对象。
2. 当实现某些操作符（如 operator[]）时，必须使用 reference，因为语法需求无法通过 pointer 达成：

class Array {
private:
  int data[10];
public:
  int& operator[](size_t index) { return data[index]; }
};

Array arr;
arr[0] = 42;  // 使用 reference，返回 data[index] 的直接引用

总结

• 使用 reference 确保变量始终指向一个有效对象，避免 null 状态。
• 使用 pointer 实现灵活性，允许变量表示“无对象”或动态更改指向对象。
• 根据变量的使用需求，选择合适的工具。