API 設計中的指標與引用：我什麼時候該選擇哪一個？

在API 設計中使用指針與引用

簡介

在設計API 時，開發人員面臨使用指針的選擇或傳遞參數和傳回值的參考。雖然這兩種機制都允許存取物件的數據，但它們表現出不同的特徵，這些特徵會影響每種機制何時合適。

何時使用引用

在以下情況下首選引用：

• 值語法，指針語意：
• 值語法，指針語義：引用類似於以下值它們的語法，但在語義上卻像指標一樣。這可能會導致清晰度問題，可以透過謹慎使用引用來緩解。

需要物件存在：

引用要求對應的物件存在且不為空。這可以確保資料完整性並防止不可預測的“懸空指標”。

何時使用指針

• 以下情況需要指針：
• NULL 值： 指針可以處理null 值，允許API 指示不存在一個物件。
• 原始記憶體存取：指標可以直接操作原始內存，為記憶體管理提供更細微的控制。

複雜資料結構：

指標有助於表示複雜的資料結構，例如樹和圖，其中資料關係是遞歸。

範例

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

在給定的程式碼片段中，使用指標表示參數 'n' 可以提供清楚的說明。它明確表示函數修改了參數，這與引用版本不同，這可能會造成混淆。

效能注意事項

指標和引用的執行類似大多數情況下。然而，在某些情況下，與存取引用相比，取消引用指標可能會產生輕微的效能開銷。

建議

最終，指標和引用之間的決定取決於具體的情況API 的要求。遵循一般準則：盡可能使用引用，但在必要時切換到指標。透過仔細考慮權衡，設計者可以創建既清晰又有效率的 API。

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