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c/c++值传递和引用传递(一)
2016-09-15 20:03:18 】 浏览:704
Tags:c/c 传递 引用

今天看数据结构的时候,因为是c语言版的,刚开始学的时候就对指针搞的焦头烂额,今天,发现参数传递的时候,&符号也莫名其妙,搜了一篇好文,转载下来。

一、函数参数传递机制的基本理论

函数参数传递机制问题在本质上是调用函数(过程)和被调用函数(过程)在调用发生时进行通信的方法问题。基本的参数传递机制有两种:值传递和引用传递。以下讨论称调用其他函数的函数为主调函数,被调用的函数为被调函数。

值传递(passl-by-value)过程中,被调函数的形式参数作为被调函数的局部变量处理,即在堆栈中开辟了内存空间以存放由主调函数放进来的实参的值,从而成为了实参的一个副本。值传递的特点是被调函数对形式参数的任何操作都是作为局部变量进行,不会影响主调函数的实参变量的值。

引用传递(pass-by-reference)过程中,被调函数的形式参数虽然也作为局部变量在堆栈中开辟了内存空间,但是这时存放的是由主调函数放进来的实参变量的地址。被调函数对形参的任何操作都被处理成间接寻址,即通过堆栈中存放的地址访问主调函数中的实参变量。正因为如此,被调函数对形参做的任何操作都影响了主调函数中的实参变量。

二、C语言中的函数参数传递机制

C语言中,值传递是唯一可用的参数传递机制。但是据笔者所知,由于受指针变量作为函数参数的影响,有许多朋友还认为这种情况是引用传递。这是错误的。请看下面的代码:

int swap(int *x, int *y)

{

int temp;

temp = *x; *x = *y; *y = temp;

return temp;

}

void main()

{

int a = 1, b = 2;

int *p1 = &a;

int *p2 = &b;

swap(p1, p2)

}

函数swap以两个指针变量作为参数,当main()调用swap时,是以值传递的方式将指针变量p1、p2的值(也就是变量a、b的地址)放在了swap在堆栈中为形式参数x、y开辟的内存单元中。

这里我们可以得到以下几点:

1.进程的堆栈存储区是主调函数和被调函数进行通信的主要区域。

2.C语言中参数是从右向左进栈的。

3.被调函数使用的堆栈区域结构为:

局部变量(如temp)

返回地址

函数参数

低地址

高地址

4.由主调函数在调用后清理堆栈。

5.函数的返回值一般是放在寄存器中的。

这里尚需补充说明几点:一是参数进栈的方式。对于内部类型,由于编译器知道各类型变量使用的内存大小故直接使用push指令;对于自定义的类型(如structure),采用从源地址向目的(堆栈区)地址进行字节传送的方式入栈。二是函数返回值为什么一般放在寄存器中,这主要是为了支持中断;如果放在堆栈中有可能因为中断而被覆盖。三是函数的返回值如果很大,则从堆栈向存放返回值的地址单元(由主调函数在调用前将此地址压栈提供给被调函数)进行字节传送,以达到返回的目的。对于第二和第三点,《Thinking in C++》一书在第10章有比较好的阐述。四是一个显而易见的结论,如果在被调函数中返回局部变量的地址是毫无意义的;因为局部变量存于堆栈中,调用结束后堆栈将被清理,这些地址就变得无效了。

三、C++语言中的函数参数传递机制

众所周知,在c++中调用函数时有三种参数传递方式:

(1)传值调用;

(2)传址调用(传指针);

(3)引用传递;

实际上,还有一种参数传递方式,就是全局变量传递方式。这里的“全局”变量并不见得就是真正的全局的,所有代码都可以直接访问的,只要这个变量的作用域足够这两个函数访问就可以了,比如一个类中的两个成员函数可以使用一个成员变量实现参数传递,或者使用static关键字定义,或者使用namespace进行限制等,而这里的成员变量在这种意义上就可以称作是“全局”变量(暂时还没有其它比“全局”更好的词来描述)。当然,可以使用一个类外的真正的全局变量来实现参数传递,但有时并没有必要,从工程上讲,作用域越小越好。这种方式有什么优点呢?

效率高!

的确,这种效率是所有参数传递方式中效率最高的,比前面三种方式都要高,无论在什么情况下。但这种方式有一个致命的弱点,那就是对多线程的支持不好,如果两个进程同时调用同一个函数,而通过全局变量进行传递参数,该函数就不能够总是得到想要的结果。

下面再分别讨论上面三种函数传递方式。

1.从功能上。按值传递在传递的时候,实参被复制了一份,然后在函数体内使用,函数体内修改参数变量时修改的是实参的一份拷贝,而实参本身是没有改变的,所以如果想在调用的函数中修改实参的值,使用值传递是不能达到目的的,这时只能使用引用或指针传递。例如,要实现两个数值交换。

void swap(int aint b)

void main(){

int a=1b=2

swap(a b)

}

这样,在main()函数中的a b值实际上并没有交换,如果想要交换只能使用指针传递或引用传递,如:

void swap(int paint pb)

void swap(int&raint&rb)

2.从传递效率上。这里所说传递效率,是说调用被调函数的代码将实参传递到被调函数体内的过程,正如上面代码中,这个过程就是函数main()中的a b传递到函数swap()中的过程。这个效率不能一概而论。对于内建的intcharshort long float等4字节或以下的数据类型而言,实际上传递时也只需要传递1-4个字节,而使用指针传递时在32位cpu中传递的是32位的指针,4个字节,都是一条指令,这种情况下值传递和指针传递的效率是一样的,而传递doublelong long等8字节的数据时,在32位cpu中,其传值效率比传递指针要慢,因为8个字节需要2次取完。而在64位的cpu上,传值和传址的效率是一样的。再说引用传递,这个要看编译器具体实现,引用传递最显然的实现方式是使用指针,这种情况下与指针的效率是一样的,而有些情况下编译器是可以优化的,采用直接寻址的方式,这种情况下,效率比传值调用和传址调用都要快,与上面说的采用全局变量方式传递的效率相当。

再说自定义的数据类型,classstruct定义的数据类型。这些数据类型在进行传值调用时生成临时对象会执行构造函数,而且当临时对象销毁时会执行析构函数,如果构造函数和析构函数执行的任务比较多,或者传递的对象尺寸比较大,那么传值调用的消耗就比较大。这种情况下,采用传址调用和采用传引用调用的效率大多数下相当,正如上面所说,某些情况下引用传递可能被优化,总体效率稍高于传址调用。

3.从执行效率上讲。这里所说的执行效率,是指在被调用的函数体内执行时的效率。因为传值调用时,当值被传到函数体内,临时对象生成以后,所有的执行任务都是通过直接寻址的方式执行的,而指针和大多数情况下的引用则是以间接寻址的方式执行的,所以实际的执行效率会比传值调用要低。如果函数体内对参数传过来的变量进行操作比较频繁,执行总次数又多的情况下,传址调用和大多数情况下的引用参数传递会造成比较明显的执行效率损失。

综合2、3两种情况,具体的执行效率要结合实际情况,通过比较传递过程的资源消耗和执行函数体消耗之和来选择哪种情况比较合适。而就引用传

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