深入理解C++——引用传递
2019-09-14 06:20:06   来源：东方头条   

引用传递，是C++非常重要的特性。引用传递能够将变量或对象本身作为参数传递，而不是复制一份副本后，传递副本。

引用传递的主要作用有二：

第一，函数内部可修改变量或对象。函数返回后，函数调用者得到的也是被修改后的值。常见场景：① 函数需要返回多个值，由于return只能返回一个值，因此可以将其他值以引用传递的形式修改。② 控制递归过程，可以令参数为引用传递，每次递归执行函数体，就会修改参数，当参数等于某个值时递归结束。

第二，也是最重要的作用，引用传递可以避免对象传递时的复制构造。如果函数参数是对象，且采用值传递，则从调用者传到被调函数的参数，需要调用一次复制构造函数。如果这个对象很大，复制构造的开销就会很高。反观引用传递，它传递对象本身，可以完美规避复制构造的过程，极大减少时空开销。最后，如果不希望函数体更改引用传递的对象，则应在对象参数前加const限定，即const引用传递，如下图，这也是参数传递中最常见的形式。

顺带一提，函数返回对象时，还会进行两次复制构造：先将返回的对象复制到临时空间，这是第一次复制构造；而后释放函数所占空间；最后将临时空间的对象复制到调用者的对象，这是第二次复制构造。这个过程复制构造的代价甚至超过了参数值传递。那么，能否也使用引用传递避免复制构造呢？当然可以，不过这就需要用到C++11最重要的新特性——右值引用。右值引用非常复杂，这里不展开，后面有时间再详细讲解。

既然引用传递这么好，是不是说，只要函数体内不会更改变量值，我们都可以使用引用传递替代值传递呢？回答这个问题之前，我们需要先了解引用传递底层的实现机制。看下面两个函数：

第一个函数是引用传递，而第二个函数，实际上是编译器对第一个函数进行解释的结果。也就是说，引用传递，底层是用一个指针实现的，该指针不可指向其他变量，但指针所指内容可以修改（记不清const和指针关系的，赶紧去补课...）在第一个函数中所有对n的操作，会被翻译为第二个函数中对*ptr_n的操作，二者完全等价。也就是说，C++的引用传递，底层是用指针实现，在传递时会产生一个指针变量的开销。

那么问题来了，对于我们现在普遍使用的64位机，指针变量占空间是8字节。而所有基本类型中，除了极少使用的long double外，其余长度都小于等于8字节。因此，如果参数是基本类型，引用传递反而比值传递产生了更大的内存开销！因此，如果传递的是基本数据类型，则值传递一般优于引用传递。

总结：如果是传递对象，引用传递可以避免复制构造带来的大量开销，推荐使用；如果是传递基本数据类型，引用传递反而不如值传递。