我应该避免在现代 C++ 中引用指针还是在这种特殊情况下可以

Posted 2023-02-21

【中文标题】我应该避免在现代 C++ 中引用指针还是在这种特殊情况下可以

【英文标题】：Should I avoid reference to pointer in modern C++ or it is okay in this special case

【发布时间】：2019-02-03 19:16:50

【问题描述】：

我知道，除非真的需要，否则必须避免使用现代 C++ 中的原始指针（或更准确地说是 new 和 delete）。我相信在图形实现方面，指针非常有用。不过，我很高兴听到 cmets 对此的看法。

我在玩二叉搜索树并编写insert 函数。我使用两种不同但相似的方法来实现，一种使用指针，另一种使用指针引用。显然我想更改指针本身（参考 ptr）。想知道它们中的任何一个是否有优点或者不应该使用并且必须使用 const 引用或智能指针（现代方式）编写。

Node *insert_ptr(Node *root, int data)

    if (root == NULL)
        return create(data);
    else if (data < root->data)
        root->left = insert(root->left, data);
    else
        root->right = insert(root->right, data);
    return root;


void insert_ref_to_ptr(Node *&root, int data)

    if (root == NULL)
        root = create(data);
    else if (data < root->data)
        insert(root->left, data);
    else
        insert(root->right, data);

如果您想试一试，我将在下面提供其余代码。您可能想使用1 3 6 8 10 14 13 4 7 作为输入

struct Node

    int data;
    Node *left;
    Node *right;
;

void display(Node *root)

    if (root != NULL)
    
        display(root->left);
        cout << root->data << " ";
        display(root->right);
    


Node *create(int data)

    Node *node = new Node();
    node->data = data;
    node->left = node->right = NULL;
    return node;


int main()

    Node *root = NULL;
    vector<int> nodes;

    string line;
    int value;
    getline(cin, line);
    stringstream split(line);
    while (split >> value)
        nodes.push_back(value);
    /*
    root = insert_ptr(root, nodes[0]);
    for (int i = 1; i < nodes.size(); i++)
        insert_ptr(root, nodes[i]);
    */

    for (int i = 0; i < nodes.size(); i++)
        insert_ref_to_ptr(root, nodes[i]);
    display(root);
    return 0;

【问题讨论】：

绝对不是一个好的设计。所有这些函数都应该在类中，左右应该是唯一的指针。

你绝对应该避免使用原始指针，除非你 100% 确定你会需要它们。

@MatthieuBrucher 绝对正确。但我不关心这里的设计。

那么这个问题有什么意义呢？

您问的是二叉树、封装还是良好的 C++ 实践？如果你想new/delete，你必须完全封装它。不过，您没有理由在这里进行新建/删除。

【参考方案1】：

that pointers in modern C++ must be avoided unless really needed 错了。

应避免使用new 和delete，而应使用唯一和共享指针。

但如果您不转移所有权，您仍将通过引用或原始指针传递对象。

您的Node 具有所有权关系，因此应该是：

struct Node

    int data;
    std::unique_ptr<Node> left;
    std::unique_ptr<Node> right;
;

或

struct Node

    int data;
    std::shared_ptr<Node> left;
    std::shared_ptr<Node> right;
;

您的display 函数不需要所有权，因此您将节点作为指针（或引用）传递

void display(Node *root)

    if (root != nullptr)
    
        display(root->left);
        cout << root->data << " ";
        display(root->right);
    

由于您不打算更改它，所以我会使用 const ref：

void display(const Node &root)

    if(root.left != nullptr) 
        display(*root.left);
    

    cout << root.data << " ";

    if(root.right != nullptr) 
        display(*root.right);
    

你insert_ref_to_ptr 是一个非常糟糕的构造，因为不清楚它是否转移了任何所有权，也不清楚它调用create(data) 在其中使用new 创建一个节点。

创建看起来像这样：

std::unique_ptr<Node> create(int data)

    auto node = std::make_unique<Node>();
    node->data = data;
    return std::move(node);

insert_ref_to_ptr 函数类似：

void insert_ref_to_ptr(std::unique_ptr<Node> &root, int data)

    if (root == nullptr)
        root = std::move(create(data));
    else if (data < root->data)
        insert(root->left, data);
    else
        insert(root->right, data);

【讨论】：

你自己的insert函数会是什么样子？

非常有兴趣了解您将如何实现整个事情。如果可以的话，这将是非常有教育意义和帮助的。

@KarimSole 我将如何实现该树，取决于用例。但是您的问题更多的是关于是否仍应使用指针，以及对指针的引用和引用。是的，应该，但你用它做什么总是很重要的。我建议你看一下 “Leak-Freedom in C++... By Default.” of Herb Sutter 的谈话（或他或 Titus Winter 的任何其他谈话）

好的，先生。对于我的具体案例，我很想看看有经验的开发人员如何适合这个简单的用例。请您在最后一部分努力。高度赞赏。

是我理解有误，还是display在这里引用有误？树结构的通常模式是叶节点将left 和right 作为nullptr，在这种情况下，display 中必要的取消引用将调用 UB。 （root != NULL 检查也没有多大意义。）

【参考方案2】：

我知道在现代 C++ 中必须避免使用指针，除非真的需要。

那不是真的。您可能听说过，如果您的要求符合标准化模式/解决方案，例如unique_ptr，您应该避免使用原始（裸）指针。

显然我想更改指针本身（参考 ptr）。想知道它们中的任何一个是否有优点或者不应该使用并且必须使用 const 引用（现代方式）编写。

如果你想有输出参数，你有很多方法可以做到：

返回值。 对值的引用（作为参数）。 指向值的指针（作为参数）。 struct、std::tuple 中的多个返回值或使用结构化绑定。 成员变量（仅适用于类中的成员函数）。 全局变量。

没有一种适用于所有情况的最佳方法。您使用哪一个取决于您以及您将如何使用该功能。在某些情况下，它还取决于项目的编码风格指南（例如，在引用与指针的情况下）。例如：

如果只有一个输出参数，有些人更喜欢使用返回值。 一些库更喜欢将返回值专门用于错误代码。 一些编码风格指南避免引用，因为他们希望在调用者中明确看到您正在传递地址（例如 f(a) 与 f(&a)）。 在成员函数中，您通常使用成员变量。 在几乎所有情况下，您都应该避免使用全局变量。

---

必须使用 const 引用（现代方式）编写。

顺便提一下，你写的不是const引用，只是Note *的引用。而且它不是“现代 C++”：引用是第一个 C++ 标准的一部分。

【讨论】：

基本上没有偏好或最佳实践？！

对于一般情况，不，不是。

确实很有帮助。如果您有机会使用自己的风格编写insert 函数，我会非常激动。很好奇专家会怎么写这样的案例。

@KarimSole 在 C 中，您的第一个界面可能是最流行的解决方案（返回指针）。在 C++ 中，几乎每个人都会设计一个类来封装数据结构（参见标准 C++ 库中的示例）——因此，insert 将是一个成员函数。