7.3.2. Параметры-ссылки и параметры-указатели

7.3.2. Параметры-ссылки и параметры-указатели

Когда же лучше использовать параметры-ссылки, а когда – параметры-указатели? В конце концов, и те и другие позволяют функции модифицировать объекты, эффективно передавать в функцию большие объекты типа класса. Что выбрать: объявить параметр ссылкой или указателем?

Как было сказано в разделе 3.6, ссылка может быть один раз инициализирована значением объекта, и впоследствии изменить ее нельзя. Указатель же в течение своей жизни способен адресовать разные объекты или не адресовать вообще.

Поскольку указатель может содержать, а может и не содержать адрес какого-либо объекта, перед его использованием функция должна проверить, не равен ли он нулю:

class X;

void manip( X *px )

{

// проверим на 0 перед использованием

if ( px != 0 )

// обратимся к объекту по адресу...

}

Параметр-ссылка не нуждается в этой проверке, так как всегда существует именуемый ею объект. Например:

class Type { };

void operate( const Type p1, const Type p2 );

int main() {

Type obj1;

// присвоим objl некоторое значение

// ошибка: ссылка не может быть равной 0

Type obj2 = operate( objl, 0 );

}

Если параметр должен ссылаться на разные объекты во время выполнения функции или принимать нулевое значение (ни на что не ссылаться), нам следует использовать указатель.

Одна из важнейших сфер применения параметров-ссылок – эффективная реализация перегруженных операций. При этом использование операций остается простым и интуитивно понятным. (Подробнее данный вопрос рассматривается в главе 15.) Разберем маленький пример. Представим себе класс Matrix (матрица). Хорошо бы реализовать операции сложения и присваивания “привычным” способом:

Matrix a, b, c;

c = a + b;

Эти операции реализуются с помощью перегруженных операторов – функций с немного необычным именем. Для оператора сложения такая функция будет называться operator+. Посмотрим, как ее определить:

Matrix // тип возврата - Matrix

operator+( // имя перегруженного оператора

Matrix m1, // тип левого операнда

Matrix m2 // тип правого операнда

)

{

Matrix result;

// необходимые действия

return result;

}

При такой реализации сложение двух объектов типа Matrix выглядит вполне привычно:

a + b;

но, к сожалению, оказывается совершенно неэффективным. Заметим, что параметры у нас передаются по значению. Содержимое двух матриц будет копироваться в область активации функции operator+(), а поскольку объекты типа Matrix весьма велики, затраты времени и памяти на создание копий могут быть совершенно неприемлемыми.

Представим себе, что мы решили использовать указатели в качестве параметров, чтобы избежать этих затрат. Вот модифицированный код operator+():

// реализация с параметрами-указателями

operator+( Matrix *ml, Matrix *m2 )

{

Matrix result;

// необходимые действия

return result;

}

Да, мы добились эффективной реализации, но зато теперь применение нашей операции вряд ли можно назвать интуитивно понятным. В качестве значений параметров-указателей требуется передавать адреса складываемых объектов. Поэтому для сложения двух матриц пришлось бы написать:

a + b; // допустимо, хотя и плохо

Хотя такая форма не может не вызвать критику, но все-таки два объекта сложить еще удается. А вот три уже крайне затруднительно:

// а вот это не работает

// a + b возвращает объект типа Matrix

a + b + c;

Для того чтобы сложить три объекта, при подобной реализации нужно написать так:

// правильно: работает, однако ...

( a + b ) + c;

Трудно ожидать, что кто-нибудь согласится писать такие выражения. К счастью, параметры-ссылки дают именно то решение, которое требуется. Если параметр объявлен как ссылка, функция получает его l-значение, а не копию. Лишнее копирование исключается. И тип фактического аргумента может быть Matrix – это упрощает операцию сложения, как и для встроенных типов. Вот схема перегруженного оператора сложения для класса Matrix:

// реализация с параметрами-ссылками

operator+( const Matrix m1, const Matrix m2 )

{

Matrix result;

// необходимые действия

return result;

}

При такой реализации сложение трех объектов Matrix выглядит вполне привычно:

a + b + c;

Ссылки были введены в С++ именно для того, чтобы удовлетворить двум требованиям: эффективная реализация и интуитивно понятное применение.