为什么我应该使用指针而不是对象本身

问题

我之前一直使用 Java，现在开始转向 C++。

我发现使用 C++ 的人经常用指针表示对象，比如像下面这样：

Object *myObject = new Object;

而不是，

Object myObject;

或者在调用成员函数的时候，都会这样：

myObject->testFunc();

而不是，

myObject.testFunc();

我有点想不明白为什么这么做？是出于效率方面么？

回答

对于现代 C++ （尤其是 C++ 11 之后），大量使用 new 动态分配是不明智的选择。

下面从两个方面来解释：

1. 什么时候该使用 new？
2. 什么时候该使用指针？

对象生命周期

上面两种创建对象的语句有什么不同呢？

对于 Object myObject;，该对象被创建在栈上，它的特点就是脱离作用域后会自动销毁。而对于 new Object()，它会在堆上动态创建一个对象，它的特点就是即使脱离作用域，该对象也会一直存在，除非你手动释放（delete）它，否则就会出现内存泄漏。

什么时候该使用 new？

1. 你需要延长对象生命周期。 意思是说你想一直使用某个地址位置的变量，而不是它的副本，对于后者，我们更应该使用 Object myObject; 的语法。
2. 你需要很多内存。 大家都知道，栈空间比堆空间小的多。

当你确实要用动态内存分配的话，我们应该用智能指针或者其它的 RAII 技术来管理这部分资源。

什么时候该使用指针？

不过，除了动态分配内存之外，原始指针还有其它用途。

1. 引用语义（reference semantics）： 有的时候，你希望函数传递进来的参数不是一份副本（copy），因为创建副本的代价很大。这个时候，你就可以通过指针。不过 C++ 11 已经有了移动（move）语义，这个问题就不用担心了。
2. 多态（polymorphic）： 对于多态类型，指针和引用可以避免对象被切片（slice）。切片的意思就是说：在函数传参处理多态变量时，如果一个派生类对象在向上转换（upcast），用的是传值的方式，而不是指针和引用，那么，这个派生类对象在 upcast 以后，将会被 slice 成基类对象，也就是说，派生类中独有的成员变量和方法都被 slice 掉了，只剩下和基类相同的成员变量和属性。

class Base { ... };
class Derived : public Base { ... };

void fun(Base b) { ... }
void gun(Base* b) { ... }
void hun(Base& b) { ... }

Derived d;
fun(d);    // oops, all Derived parts silently "sliced" off
gun(&d);   // OK, a Derived object IS-A Base object
hun(d);    // also OK, reference also doesn't slice

1. 你希望表示对象是可选的（optional）： 指针可以被赋值为 nullptr，也就是空的意思，你可以通过设置指针为 nullptr，来表达忽略该变量的含义。C++ 17 新增了 std::optional，那么这个问题也可以得到解决。
2. 你想通过解耦编译单元来减少编译时间： 如果对象都是指针指向的，那么只需要这个类型的前向声明就可以。这可以分离编译过程的各个部分，会显著提高编译时间。

#include "B.h" // 必须 include 来包含类 B 的定义

class A; // 只需 A 的前向声明即可

func(A* a, B a)
{
}

1. 兼容 C 库： C 库的接口大多都是以指针返回对象，这个时候你就不得不用指针。当然你也可以使用智能指针来封装它，这样使用起来就方便了。