c++下传引用，传值和传指针的效率对比

时间：2021-04-12 11:45:29 收藏：0 阅读：0

一、引用
1.1 引用概念

引用（reference）是为变量起了另一个名字，而不是定义一个新变量。编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和它引用的变量共用同一块内存空间。其使用形式如下：

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

eg:

int ival = 1024;
int &refVal = ival; // refVal 指向ival（是ival的另一个名字）
int &refVal2; // 报错：引用必须被初始化
定义引用时，程序把引用和它的初始化绑定在一起，而不是将初始值拷贝给引用。一旦初始化完成，引用将和它的初始值对象一直绑定在一起。因为无法令引用重新绑定到另外一个对象，所以引用必须初始化。注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的。

1.2 引用的特性

(1) 引用在定义式必须初始化；

（2）一个变量可以有多个引用；

（3）引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体；

1.3 引用的使用场景

1 做参数

void Swap(int& left, int& right)
{
int temp = left;
left = right;
right = temp;
}
2 做返回值

int& Count()
{
static int n = 0；
n++;
// ...
return n;
}
注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。

例如下面代码就会出现问题。

int& Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
Add(3, 4);
cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;
system("pause");
return 0;
}

运行结果：
Add(1, 2) is :7
请按任意键继续. . .
所以使用时注意作用域。

二、传值和传引用的效率对比
先用以下代码进行测试一下：

#include <time.h>
#include <iostream>
using namespace std;

struct A { int a[10000]; };
void TestFunc1(A a) {} // 传值
void TestFunc2(A& a) {} // 传引用
A a;
A Fun3() {
return a;
}

A &Fun4() {
return a;
}

void test1()
{
A a;
// 以值作为函数参数
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
TestFunc1(a);
size_t end1 = clock();

// 以引用作为函数参数
size_t begin2 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
TestFunc2(a);
size_t end2 = clock();
// 分别计算两个函数运行结束后的时间
cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;

// 以值作为函数返回值
size_t begin3 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
Fun3();
size_t end3 = clock();
// 以引用作为函数返回值
size_t begin4 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
Fun4();
size_t end4 = clock();
// 分别计算两个函数运行结束后的时间
cout << "Fun3 time:" << end3 - begin3 << endl;
cout << "Fun4 time:" << end4 - begin4 << endl;
}

int main()
{

test1();
system("pause");
return 0;
}

运行结果:
TestFunc1(A)-time:129 <-- 参数传值
TestFunc2(A&)-time:2 <-- 参数传引用
Fun3 time:336 <-- 返回值为值
Fun4 time:2 <-- 返回值为引用
请按任意键继续. . .
从运行结果可见传引用比传值的效率高很多。因为，以值做为参数或者返回值类型，在传参和返回期间，函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回，而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝，因此用值作为参数或者返回值类型，效率是非常低下的，尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低。

三、引用和指针的区别
在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。但是在底层实现上，引用是按指针的方式实现的。怎么体现呢，看汇编代码。如下：

int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
ra = 20;
int* pa = &a;
*pa = 20;
return 0;
}
将上面简单代码进行反汇编：

可见：

在底层实现上：引用通过指针实现，定义一个引用类型变量相当于定义一个指针类型变量

语法上：引用是别名，不是指针，没有发生拷贝。

引用和指针的不同点:
1. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
2. 引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任何一个同类型实体
3. 没有NULL引用，但有NULL指针
4. 在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但指针始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4个字节)
5. 引用自加即引用的实体增加1，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小
6. 有多级指针，但是没有多级引用
7. 访问实体方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理
8. 引用比指针使用起来相对更安全
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