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.