在 C++ 中使用指向数组中对象的指针会更好吗？

Posted 2023-02-21

【中文标题】在 C++ 中使用指向数组中对象的指针会更好吗？

【英文标题】：Is it better to use pointers to objects in an array in C++?

【发布时间】：2016-03-26 16:28:27

【问题描述】：

我正在涉足 C++ 并试图将我的头脑围绕在指针的事情上。创建对象数组时，创建对象类型数组还是指针数组好？

例如：

Block grid[size]; 或 Block* grid[size];

根据我一直在阅读的内容，我的印象是，在使用对象时，使用指针来节省内存几乎总是更好？最终，我将创建一个动态分配的这些对象的二维数组，我想知道是否值得尝试将它们作为指针存储在多维数组中。

注意：有人告诉我要研究 2D 向量，当涉及到动态创建和分配它们时，我和这些数组一样苦苦挣扎。

提前致谢！

【问题讨论】：

为什么不使用像std::vector<Block> grid(size);这样的标准容器？

就像我在注释中所说的那样，我在创建 2D 标准向量方面同样苦苦挣扎。然后同样的问题仍然适用，我是制作 Block 还是 Block* 类型的向量？

使用指针只会在你重复使用同一个对象时节省内存。例如，如果同一个 Block 在您的数组中出现多次，否则它会使用额外的 sizeof(Block*)*size 字节。

@Matt，谢谢！使用 std::vector<:vector>> 比我的方法更可取吗？

@nickcorin 很好，这完全取决于您使用它的目的。它是否需要可调整大小（你说“动态分配”，不一定是同一件事）？

【参考方案1】：

我认为你在混合一些东西。经典的 C 数组 是 指向第一个元素的指针。您想到的是在调用函数或类似函数时被（深度）复制时代价高昂的类。这些昂贵的函数参数（字符串、向量等）最好作为引用（或指针）传递。

'Modern C++' 为您提供了足够的实用程序，如果您不编写自己的容器，则不应自行使用任何分配。您通常使用指针来指向在上下文中不属于您的事物。我还建议不要再使用经典的 C 数组。使用

array<Block, size> grid; // compile-time constant size

而不是

Block grid[size]; // compile-time constant size

array<> 将尝试进入堆栈。如果size不知道编译时，你必须在堆上分配内存。 STL 改为调用这些堆数组vector

vector<Block> grid(size); // runtime variable size
if (grid.size() > 0) 
   cout << grid[0]; // use grid like an array

堆数组的旧 C 风格方法是手动分配内存并在不再需要它时释放它。这很容易出错，除非您知道自己在做什么，否则应避免这样做。

如前所述，与普通旧数组（即指针）的区别在于调用函数时。在您必须传递指针和可能的数组大小之前

void fancy_old_function(Block* grid, size_t size) // BAD practise

    // do things


// ...

    Block grid[size];
    fancy_old_function(grid, size); // error prone
    ...
    // maybe alot later
    fancy_old_function(grid, 13); // ohoh! 13 < size?

在 C++ 和大对象中，您应该将它们作为引用传递（或使其成为指针），否则您的向量会被深度复制。

void fancy_new_function(vector<Block>& grid) // GOOD

   // do fancy stuff an potentially change grid

现在的缺点是，我们对动态和静态数组有不同的签名：

template <size_t N>
void fancy_new_function(array<Block, N>& grid) // GOOD

   // do fancy stuff an potentially change grid

对经典 C 数组的一个巨大改进是，我们始终隐式地知道数组的大小。

您可以像这样拨打您的fancy_new_function：

 
   array<Block,size> grid1;
   fancy_new_function(grid1); // size is implicitly deduced
                              // or use grid1.size();

   vector<Block> grid2(size);
   fancy_new_function(grid2); // developer can use grid2.size()

HTH

【讨论】：

谢谢谢谢谢谢！这真的很好地解释了事情。我想我有点想太多了。

【参考方案2】：

我会使用Block grid[size]，因为你为什么要创建一个指针数组（我能想到的唯一原因是在编译时创建一个大小未知的数组）在内存方面，指针有点贵，因为它们的地址和它们的内容被存储（分别在堆栈和堆上）。当你完成它们时，你不能忘记释放它们，否则你会得到内存泄漏。

---

更好的选择是std::array<Block, size> grid，甚至是std::vector<Block> grid。

std::vector 类似于std::array，但它是动态的，没有固定大小（例如，您可以将其更改为运行时）。

【讨论】：

我不知道为什么我没有将它添加到问题中，但是动态分配的原因是我在编译时不会知道大小。数组是类中的一个属性，将在运行时创建。

@nickcorin 好的，所以你可以使用std::vector

【参考方案3】：

假设这是在一个函数中，它不会“节省”内存。 一种实现使用更多的堆栈内存。 另一个使用较少的堆栈内存，但使用更多的堆。

这完全使用了堆栈：

Block grid[size];

这使用堆栈来存储指向对象的指针。 用于存储对象的内存是堆：

Block* grid[size];

但是，如果这些是全局声明，那么是的，这是：

Block grid[size];

可能会浪费内存，因为它是在您的应用程序的生命周期内分配的，并且无法解除分配/调整大小。

【参考方案4】：

“更好”的答案取决于您如何使用数组。

如果 Block 很小（2-8 字节）或者你需要使用 grid 的每个元素，你最好这样做

Block grid [size] ;

几乎在所有情况下。

假设 sizeof (Block) > 512 并且你没有使用 grid 和

的所有元素

  const int size = 10 ;

你可能会更好

 Block grid [size] ; 

可能是最有意义的。另一方面，假设

const in size = 2000000 ;

然后

Block *grid [size] ;

更有意义。

【参考方案5】：

更好是一个品味问题 :-)

对象数组可能更容易用于简单的用例，因为您可以一次创建和销毁整个数组。它看起来更像 C++ 惯用语。

我能想到的例外是：

创建对象代价高昂的性能原因。在这里，您只为具有最大大小的指针创建一个数组，并在需要时创建对象 派生类的多态性。恕我直言，这是使用指针数组的最佳用例。因为如果您尝试将派生对象复制到其基类中，您将获得对象切片：基类副本将丢失仅存在于派生类中的所有属性。所以在这种情况下，你创建一个指向基类指针的数组（它甚至可以是抽象的）并用具体的实现来填充它。您可以使用基类中的虚拟方法来操作数组中的任何对象。