API 设计中的指针与引用：我什么时候应该选择哪个？

在 API 设计中使用指针与引用

简介

在设计 API 时，开发人员面临着使用指针的选择或传递参数和返回值的引用。虽然这两种机制都允许访问对象的数据，但它们表现出不同的特征，这些特征会影响每种机制何时合适。

何时使用引用

在以下情况下首选引用：

• 值语法，指针语义： 引用类似于以下值它们的语法，但在语义上却像指针一样。这可能会导致清晰度问题，可以通过谨慎使用引用来缓解。
• 需要对象存在：引用要求相应的对象存在并且不为空。这可以确保数据完整性并防止不可预测的“悬空指针”。

何时使用指针

以下情况需要指针：

• NULL 值： 指针可以处理 null 值，允许 API 指示不存在一个对象。
• 原始内存访问：指针可以直接操作原始内存，为内存管理提供更细粒度的控制。
• 复杂数据结构： 指针有助于表示复杂的数据结构，例如树和图，其中数据关系是递归。

示例

在给定的代码片段中，使用指针表示参数 'n' 可以提供清晰的说明。它明确表示该函数修改了参数，这与引用版本不同，这可能会造成混淆。

void add_one(int& n) { n += 1; } // not clear that 'a' may be modified
void add_one(int * const n) { *n += 1; } // 'n' is clearly passed destructively

性能注意事项

指针和引用的执行类似大多数情况下。然而，在某些情况下，与访问引用相比，取消引用指针可能会产生轻微的性能开销。

建议

最终，指针和引用之间的决定取决于具体的情况API 的要求。遵循一般准则：尽可能使用引用，但在必要时切换到指针。通过仔细考虑权衡，设计者可以创建既清晰又高效的 API。

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