c++ - 何时以及为何在堆 C++ 上声明成员变量

Question

好的，所以我是 C++ 编程的新手，我已经四处寻找了几天的决定性答案。我应该什么时候在堆和堆栈上声明成员变量？我发现的大多数答案都涉及其他问题，但我想知道何时最好将堆用于成员变量，以及为什么堆成员而不是堆叠成员更好。

Answer 1

首先要掌握两个重要概念：

1. 应该避免考虑“堆”和“堆栈”。这些是您的编译器/平台的实现细节，而不是语言的实现细节。¹ 相反，从对象生命周期的角度来考虑：对象的生命周期应该与其“父”的生命周期相对应，还是应该比它更长？如果您需要后者，那么您需要使用new（直接或间接）动态分配对象。

2. 成员变量的生命周期总是与其父变量相同。成员变量可能是一个指针，它指向的对象很可能有一个独立的生命周期。但是指向的对象不是成员变量。

但是，您的问题没有一般性的答案。粗略地说，除非有充分的理由，否则不要动态分配。正如我上面所暗示的，这些原因通常对应于生命周期需要与其“父级”不同的情况。

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_{1.确实，C++标准并没有真正谈论“堆”和“堆栈”。在优化或一般考虑性能时，它们很重要，但从程序功能的角度来看，它们大多无关紧要。}

Answer 2

成员变量是类本身的成员。它们既不在堆上也不在堆栈上，或者更确切地说，它们在类本身所在的地方。

添加间接级别并在堆上单独分配成员的原因很少：多态性（如果成员的类型并不总是相同）是迄今为止最常见的。

Answer 3

直截了当地了解一些术语：你称之为 aheap并stack描述对象的生命周期。第一个意味着生命周期是dynamic，第二个automatic和第三个（你没有提到）是static。

通常你需要dynamic一个对象的生命周期，当它应该超过它被创建的范围时。另一个常见的情况是你希望它在不同的父对象之间共享。此外，当您使用高度面向对象的设计（使用大量多态性，不使用值）时，动态生命周期也是必要的，例如Qt.

需要动态生命周期的成语是 pimpl-idiom。

大多数通用编程库更侧重于值和值语义，因此您不会过多地使用动态绑定，并且自动生命周期变得更加普遍。

还有一些示例，出于更多实现特定的原因需要动态分配：

• 动态大小的对象（容器）
• 处理不完整的类型（参见 pimpl-idiom）
• 类型的简单可空性

所有这些都只是一般指导方针，必须根据具体情况决定。一般来说，比起动态对象，更喜欢自动对象。

Answer 4

堆栈指的是call stack. 函数调用、返回地址、参数和局部变量都保存在调用堆栈中。每当您传递参数或创建局部变量时，都会使用堆栈内存。堆栈只有临时存储。一旦当前函数超出范围，您就无法再访问任何参数变量。

堆是用于动态分配的大型内存池。当您使用new运算符分配内存时，此内存是从堆中分配的。当您创建不想在当前函数终止（失去作用域）后丢失的对象时，您希望分配堆内存。对象存储在堆中，直到使用delete或释放空间free()。

Answer 5

考虑这个例子：

你实现了一个链表，它有一个类节点的字段成员头。
每个节点都有一个字段成员next。如果此成员属于 Node 类型而不是 Node*，则每个 Node 的大小将取决于链中它之后的节点数量。

例如，如果您的列表中有 100 个节点，那么您的头成员将是巨大的。因为它在自身内部保存下一个节点，所以它需要有足够的大小来保存它，并且 next 保存下一个，依此类推。所以头部必须有足够的空间来容纳 99 个节点和下一个 98 等等......

你想避免这种情况，所以在这种情况下，最好在每个节点中都有指向下一个节点的指针，而不是下一个节点本身.