C++ 之值传递和引用传递

文章由LinuxBoy分享于2019-04-01 10:04:09热评（552）

C++ 之值传递和引用传递

1 值传递

值传递实际上是，拷贝实参的值传递给形参，常用于“小对象” (small objects)

int fact(int val) // factorial of val 
{
    int ret = 1;
    
    // assign ret * val to ret and decrement val
    while (val > 1)
        ret *= val--; 
    
    return ret;
}

调用该函数：

cout << "5! is " << fact(5) << endl;

<Effective C++> 中提及，值传递适用的“小对象”为：内置类型(built-in types)，STL迭代器，函数对象类型(function object types)

2 引用传递

引用传递不涉及拷贝，传递给形参的是实参变量的引用，常用来传递“大数值” (large values)

使用引用传递，有两个优点：更高效，防切断

2.1 更高效

下面是 Person 基类，及其派生类 Student 的定义

// class Person and its subclass Student
class Person{
public: 
    Person(); 
    virtual ~Person();
private:
    std::string name;
    std::string address;
};

class Student: public Person{
public:
    Student();
    ~Student();
private:
    std::string schoolName;
    std::string schoolAddress;
};

现有一个验证学生身份的函数，形参为值传递，则拷贝实参给形参的代价是：调用基类 Person 的构造函数一次，基类内 string 型数据成员的构造函数两次，

派生类 Student 的构造函数一次，派生类内 string 型数据成员两次，最后还会调用相应的析构函数六次，共计十二次调用，自然效率低下。

而使用引用传递，并不涉及拷贝操作，故而显著的提高了效率。

// 1) pass-by-value 
bool validateStudent(Student s);

// 2) pass-by-reference-to-const 
bool validateStudent(const Student& s);

2.2 防切断

下面的例子中，派生类 WindowWithScrollBars 中，重写了基类 Window 的虚函数 display

// base class Window
class Window{
public: 
    std::string name() const;        // return name of window
    virtual void display() const;    // draw window and contents
};

class WindowWithScrollBars : public Window {
public:
    virtual void display() const;
};

在 printNameAndDisplay 函数中，调用了 dispaly 函数，而形参若采用值传递方式，则会发生“切断” (slicing)，即 wwsb 调用的是 Window::display()

// pass-by-value is incorrect
void printNameAndDisplay(Window w)
{
    std::cout << w.name();
    w.display();
}

// WindowWithScrollBars object will be sliced off
WindowWithScrollBars  wwsb;
printNameAndDisplay(wwsb);

因为在 printNameAndDisplay 中，并不修改传递进来的参数。因此，可使用 pass-by-const-reference 的形式，避免“切断”的发生

3 动态绑定

上面"切断"的例子，实际上涉及的是 C++ 的动态绑定机制 (dynamic binding)，而动态绑定的一个关键点就是引用传递，下面看个更形象的例子：

class Quote {
public:
    std::string isbn() const;
    virtual double net_price(std::size_t n) const;
};

// Bulk_quote inherits from Quote
class Bulk_quote : public Quote { 
public:
    double net_price(std::size_t) const override;
};

在 print_total 函数中，需要调用 net_price，采用 pass-by-const-reference 形式

// calculate and print the price
double print_total(ostream &os, const Quote &item, size_t n)
{
    double ret = item.net_price(n);
    return ret;
}

实际程序中，调用 Quote::net_price 还是 Bulk_quote::net_price 取决于传递进来的参数

// basic is type Quote; bulk is type Bulk_quote
print_total(cout, basic, 20); // calls Quote::net_price
print_total(cout, bulk, 20); // calls Bulk_quote::net_price

C++ 的动态绑定机制，使得程序直到运行时，才基于引用或指针绑定的对象类型，来选择调用哪个虚函数

小结：

直接套用 <C++ Programming Language> 中的建议和 <C++ Primer> 中对动态绑定的解释

1) use pass-by-value for small objects

2) use pass-by-const-reference to pass large values that you don’t need to modify

3) dynamic binding happens when a virtual function is called through a reference (or a pointer) to a base class

参考资料：

<C++ Programming Language_4th> ch 12.2.1

<Effective C++_3rd> item 20

<C++ Primer_5th> ch 6.2, ch 15.1

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