C++ 传值和传引用的效率对比

条款22: 尽量用“传引用”而不用“传值”

c语言中，什么都是通过传值来实现的，c++继承了这一传统并将它作为默认方式。除非明确指定，函数的形参总是通过“实参的拷贝”(拷贝构造函数)来初始化的，函数的调用者得到的也是函数返回值的拷贝。为避免这种潜在的昂贵的开销，就不要通过值来传递对象，而要通过引用。

通过引用来传递参数还有另外一个优点：它避免了所谓的“切割问题（slicing problem）”(派生类对象对基类对象赋值，派生类对象的派生部分会被切割)。当一个派生类的对象作为基类对象被传递时，它（派生类对象）的作为派生类所具有的行为特性会被“切割”掉，从而变成了一个简单的基类对象。这往往不是你所想要的。例如，假设设计这么一套实现图形窗口系统的类：

class window {
public:
  string name() const;             // 返回窗口名
  virtual void display() const;    // 绘制窗口内容
};

class windowwithscrollbars: public window {
public:
  virtual void display() const;
};

现在假设写一个函数来打印窗口的名字然后显示这个窗口。下面是一个用错误的方法写出来的函数：

// 一个受“切割问题”困扰的函数
void printnameanddisplay(window w)
{
  cout << w.name();
  w.display();
}

想象当用一个windowwithscrollbars对象来调用这个函数时将发生什么：

windowwithscrollbars wwsb;

printnameanddisplay(wwsb);

参数w将会作为一个windows对象而被创建（它是通过值来传递的，记得吗？），所有wwsb所具有的作为windowwithscrollbars对象的行为特性都被“切割”掉了。printnameanddisplay内部，w的行为就象是一个类window的对象（因为它本身就是一个window的对象），而不管当初传到函数的对象类型是什么。尤其是，printnameanddisplay内部对display的调用总是window::display，而不是windowwithscrollbars::display。

解决切割问题的方法是通过引用来传递w：

// 一个不受“切割问题”困扰的函数
void printnameanddisplay(const window& w)
{
  cout << w.name();
  w.display();
}

现在w的行为就和传到函数的真实类型一致了。

以上说的其实就是多态的实现，参数是基类的指针或引用，实际运行的对象类型在运行时决定。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Person {
public:
  Person() { //cout << "Person()" << endl; 
  }

  ~Person() { //cout << "~Person()" << endl; 
  }
 
private:
  string name, address;
};


class Student: public Person {
public:
  Student() { //cout << "Student()" << endl; 
  }
  ~Student() { //cout << "~Student()" << endl; 
  }
 
private:
  string schoolName, schoolAddress;
};


// Expensive version with pass by value.
Student returnStudent_by_val(Student s) { return s; }

// Cheap version with pass by reference.
const Student& returnStudent_by_ref(const Student& s) { return s; }

int main(){

  Student plato;                      // Plato studied under Socrates

  //by_val
  clock_t start_by_val = clock();
  for (int i =0; i<100000000; i++) {
    returnStudent_by_val(plato);               // call returnStudent
  }
  clock_t end_by_val   = clock();
  cout << "returnStudent_by_val:	花费了" << (double)(end_by_val - start_by_val) / CLOCKS_PER_SEC << "秒" << endl;
 
  //by_ref
  clock_t start_by_ref = clock();
  for (int i =0; i<100000000; i++) {
    returnStudent_by_ref(plato);               // call returnStudent
  }
  clock_t end_by_ref   = clock();
  cout << "returnStudent_by_ref:	花费了" << (double)(end_by_ref - start_by_ref) / CLOCKS_PER_SEC << "秒" << endl;

}

 

returnStudent_by_val: 花费了0.080625秒

returnStudent_by_ref: 花费了0.002526秒



[Done] exited with code=0 in 0.552 seconds



[Running] cd "/Users/didi/cppp/Effective-Cpp/Second_Edition/item22/" && g++ item22_.cpp -o item22_ && "/Users/didi/cppp/Effective-Cpp/Second_Edition/item22/"item22_

returnStudent_by_val: 花费了0.068812秒

returnStudent_by_ref: 花费了0.002714秒



[Done] exited with code=0 in 0.492 seconds



[Running] cd "/Users/didi/cppp/Effective-Cpp/Second_Edition/item22/" && g++ item22_.cpp -o item22_ && "/Users/didi/cppp/Effective-Cpp/Second_Edition/item22/"item22_

returnStudent_by_val: 花费了7.10935秒

returnStudent_by_ref: 花费了0.283496秒



[Done] exited with code=0 in 8.017 seconds