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  • Effective C++之‘宁以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value’

    Effective C++之‘宁以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value’

    缺省情况下C++以by value 方式(一个继承自C的方式)传递对象至函数。除非你另外指定,否则函数參数都是以实际实參的复件(副本)为初值,而调用端所获得的亦是函数返回值的一个复件。这些复件(副本)由对象的copy构造函数产出,这可能使得pass-by-value成为费时的操作。

    举比例如以下:

    class Person
    {
    public:
    Person();
    virtual ~Person();
    ...
    private:
    string name;
    string address;
    };


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


    再来看下面代码:

    bool validateStudent(Student s);//声明一个函数,函数以by value方式接受学生

    Student stu;      //类的对象stu

    bool stuIsOK=validateStudent(stu);


    上述函数被调用时,发生什么事?


    首先,Student的copy构造函数会被调用,用stu为蓝本将s初始化。而函数调用完成,s会被销毁。因此,对上述函数而言,參数的传递成本是“一次Student copy构造函数调用,加上一次Student析构函数调用”.

    只这么简单吗?

    我们来详细看一下对于此函数调用究竟做了哪些操作:

    Student对象内有两个string对象,所以每次构造一个Student对象也就构造了两个string对象。

    此外Student对象继承自Person对象,所以每次构造Student对象也必须构造一个Person对象。

    一个Person对象又有两个string对象在当中,因此每一次Person构造动作又需承担两个string构造工作。

    终于结果是:调用了一次Student copy构造函数、一次Person copy构造函数、四次string copy构造函数。
    当函数内的那个Student复件被销毁,每个构造函数调用动作都须要一个相应的析构函数调用动作。

    因此,以by value方式传递一个Student对象,整体成本是“六次构造函数和六次析构函数”。


    那么问题来了?怎样高效的运行呢?

    高效的做法就是採用pass by reference-to-const:


    bool validateStudent(const Student& s);


    这样的传递方式的效率高得多:没有不论什么构造函数或析构函数被调用,由于没有不论什么新对象被创建。修订后的这个參数声明中的const是非常重要的。由于原来的validateStudent以by value方式接受一个Student參数,因此调用者知道他们受到保护,函数内绝不会对传入的Student作不论什么改变;validateStudent仅仅能对复件做改动;如今假设以by reference方式传递,将它声明为const是必要的,由于不这样做的话,调用者会操心validateStudent会不会将传入的那个Student改变。


    另外,以by reference方式传递參数也能够避免slicing(对象分割)问题,我们来看看以下这个样例:
    class Window
    {
    public:
     ...
     string name() const;
     virtual void display() const;
    };


    class WindowWithScrollBars : public Window
    {
    public:
     ...
     void display() const;
    };
    全部的Window对象都有一个名称,你能够通过name函数取得它。
    全部的窗体都能够显示,你能够通过display函数完毕它。
    display是个virtual函数,这意味简单朴素的base class Window对象的显示方式和华丽高贵的WindowWithScrollBars对象的显示方式不同。


    如今我们写这样一个函数打印窗体名称,然后显示该窗体。
    void printNameAndDisplay(Window w)  //by value
    {
     cout << w.name() << endl;
     w.display();
    }
    我们如今传递一个WindowWithScrollBars对象给该函数:
    WindowWithScrollBars wwsb;
    printNameAndDisplay( wwsb );
    因为是passed-by-value,而造成vvsb“之所以是个WindowWithScrollBars对象”的全部特化信息都会被切除。在printNameAndDisplay函数内不管传递过来的对象原本是什么类型,參数w就像一个Window对象。因此在printNameAndDisplay内调用display调用的总是Window::display,绝不会是WindowWithScrollBars::display。


    解决分割问题的办法,就是以by reference-to-const的方式传递w;
    void printNameAndDisplay(const Window &w)  //by reference
    {
     cout << w.name() << endl;
     w.display();
    }

    如今,传进来的窗体是什么类型,w就表现出那种类型。

    假设窥视C++编译器的底层,reference往往以指针实现出来,因此pass by reference通常意味着真正传递的是指针。对于内置类型,pass-by-value往往比pass by reference的效率高些。

    可是考虑例如以下情况:

    是否应将void Func(int x) 改写为void Func(const int &x),以便提高效率?

    全然没有必要,由于内部数据类型的參数不存在构造、析构的过程,而复制也很快,“值传递”和“引用传递”的效率差点儿相当。


    请记住:
        1.尽量以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value.前者通常比較高效,并可避免分割问题(slicing 
    problem).

        2. 以上规则并不适合与内置类型,以及STL的迭代器和函数对象.对它们而言,pass-by-value往往比較适合.

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