为什么应使用指针而非对象本身？

技术背景

在C++编程中，对象的创建和使用有两种常见方式：直接创建对象和使用指针创建对象。这两种方式各有优缺点，了解何时使用指针而非对象本身，对于编写高效、安全的C++代码至关重要。

实现步骤

动态分配与指针使用场景

动态分配（使用 new）
- 对象生命周期超出当前作用域：当需要对象在创建它的作用域结束后仍然存在时，使用动态分配。例如，在函数中创建一个对象，该对象需要在函数返回后继续使用。
- 大量内存分配：栈空间有限，当需要分配大量内存时，使用动态分配可以避免栈溢出。
指针的使用场景
- 引用语义：当需要函数访问特定对象而不是对象的副本时，使用指针。不过，在大多数情况下，引用类型更受青睐。
- 多态性：通过指针或引用可以实现多态调用，即根据对象的动态类型调用函数。
- 表示对象可选：允许传递 nullptr 来表示对象不存在。但建议优先使用默认参数、函数重载或 std::optional。
- 解耦编译单元：使用指针只需要前向声明，从而解耦编译过程，提高编译时间。
- 与C库或C风格库交互：在与这些库交互时，必须使用原始指针。

代码示例

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>

// 基类
class Base {
public:
    virtual void print() {
        std::cout << "Base" << std::endl;
    }
};

// 派生类
class Derived : public Base {
public:
    void print() override {
        std::cout << "Derived" << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 动态分配对象
    Base* basePtr = new Derived();
    basePtr->print();  // 多态调用
    delete basePtr;

    // 使用智能指针
    std::unique_ptr<Base> smartPtr = std::make_unique<Derived>();
    smartPtr->print();

    // 多态数组
    std::vector<Base*> polyVector;
    polyVector.push_back(new Derived());
    for (auto ptr : polyVector) {
        ptr->print();
        delete ptr;
    }

    return 0;
}

核心代码

动态分配对象

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2
3

Object* myObject = new Object();
// 使用对象
delete myObject;  // 手动释放内存

使用智能指针

1
2
3

#include <memory>
std::unique_ptr<Object> smartObject = std::make_unique<Object>();
// 使用对象，无需手动释放内存

多态调用

class Base {
public:
    virtual void func() {}
};

class Derived : public Base {
public:
    void func() override {}
};

Base* basePtr = new Derived();
basePtr->func();  // 多态调用
delete basePtr;

最佳实践

优先使用自动存储期对象：在大多数情况下，优先创建具有自动存储期的对象，因为它们会在作用域结束时自动销毁，避免手动内存管理。
使用智能指针：当需要动态分配内存时，使用智能指针（如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr）来管理内存，避免内存泄漏。
优先使用引用：在需要引用语义时，优先使用引用而不是指针，因为引用更安全。
避免不必要的指针使用：除非有明确的需求，否则不要使用指针。许多情况下，有更安全和合适的替代方案。