何時使用引用、指標、按值傳遞的一些指導原則

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問題提出：

1、當一個類的對象作為實參數傳遞時，使用值傳遞和引用傳遞有什麼區別？
   比如: DateType ExampleFun(CString &strFileName,...)與
         DateType ExampleFun(CString strFileName,...)

解答之前，我們先來看2個基本的概念：形參和實參。

->通俗的講:形參是形式上的參數,實參是實際的參數;
->詳細的講:形參只是對實參的一種抽象類別型描述,只是聲明一個函數(方法)能接受什麼類型的實參,而不確定接受的實參具體內容是多少;

實參就是傳遞給函數(方法)對應形參的具體內容(值),形參的初始指(內容)由實參決定.形參在函數(方法)結束返回後就被釋放了.

現在進入主題：參數傳遞方式分:傳值和傳址;
1.傳值方式,只是將實參的值的拷貝傳遞給函數(方法),在方法內對形參進行操作,其對象是實參的拷貝,對實參不能造成影響.在方法結束返回後,形參被釋放丟棄,實參的內容並不會改變;

2.傳址方式,將實參的地址傳遞給函數(方法),在方法內對形參進行操作即等於對實參進行相同的操作,在方法結束返回後,形參同樣被釋放,實參的內容將會是對形參進行操作的結果. 

而傳址方式，又可以細分為：引用傳遞(pass-by-reference) , 指標傳遞(pass-by-pointer)

引用其實就是對象的別名，傳對象的引用,用於把一個對象的地址作為參數傳過去，而不是對象本身。

這是我們就明白了前面問題的答案：傳遞引用，避免了一次實參到形參的拷貝，提高了效率。

   使用引用參數的原因：

1. 程式員能夠修改調用函數中的資料對象

2. 通過傳遞引用而不是整個資料對象，可以提高程式的運行速度。

    當資料對象較大時（如結構和類對象），第二個原因最重要，這些也是使用指標參數的原因。這是有道理的，因為引用參數實際上是基於指標的代碼的另一個介面。

 

那麼什麼時候使用引用、什麼時候使用指標？什麼時候又應該按值傳遞呢？下面是一些指導原則：

對於使用傳遞值而不做修改的函數：

1.  如果資料對象較小，如內建資料類型或者小型結構，則按值傳遞。

2.  如果資料對象是數組，則使用指標，因為這是唯一的選擇，並將指標聲明為指向const的指標。

3.  如果資料對象是較大的結構，則使用const指標或const引用，以提高運行效率。這樣可以節省複製結構所需的時間和空間。

4. 如果資料對象是類對象，則使用const引用。類設計的語義常常要求使用引用，這是C++增加引用特性的主要原因。因此，傳遞類對象參數的標準方式是按引用傳遞。

對於修改調用函數中資料的函數：

1. 如果資料對象是內建資料類型，則是用指標。如果看到諸如fixit(&x)這樣的代碼（其中x是int型），則很明顯，該函數將修改x。

2. 如果資料對象是數組，則只能使用指標。

3. 如果資料對象是結構，則使用引用或指標。

4.  如果資料對象是類對象，則使用引用。

當然，這隻是一些指導原則，很可能有充分的理由做出其他的選擇。如：對於基本類型，cin使用引用。因此可以使用cin>>n, 而不是cin>>&n 。

 

 

 

 

 

另外找了其他的資料：

1.

什麼是“引用”？申明和使用“引用”要注意哪些問題？

引用就是某個目標變數的“別名”(alias)，對應用的操作與對變數直接操作效果完全相同。

申明一個引用的時候，切記要對其進行初始化。引用聲明完畢後，相當於目標變數名有兩個名稱，即該目標原名稱和引用名，不能再把該引用名作為其他變數名的別名。聲明一個引用，不是新定義了一個變數，它只表示該引用名是目標變數名的一個別名，它本身不是一種資料類型，因此引用本身不佔儲存單元，系統也不給引用分配儲存單元。不能建立數組的引用。

會調用拷貝建構函式和解構函式

A a(){...;return *this;}
A& a(){...;return *this;}
不會調用拷貝建構函式和解構函式
應該都能夠作為左值

當返回一個變數時，會產生拷貝。當返回一個引用時，不會發生拷貝，你可以將引用看作是一個變數的別名，就是其他的名字，引用和被引用的變數其實是一個東西，只是有了兩個名字而已。

問題的關鍵是，當你想要返回一個引用而不是一個拷貝時，你要確保這個引用的有效性，比如：
int & fun() { int a; a=10; return a; }
這樣是不行的，因為a會在fun退出時被銷毀，這時返回的a的引用是無效的。
這種情況下，如果fun的傳回型別不是int & 而是int就沒有問題了。

因此，要返回一個引用時，“臨時變數”不能是“臨時”的，至少得等函數外部使用完畢這個引用之後，才能銷毀它。

2.返回引用的好處：

1）傳遞引用給函數與傳遞指標的效果是一樣的。這時，被調函數的形參就成為原來主調函數中的實參變數或對象的一個別名來使用，所以在被調函數中對形參變數的操作就是對其相應的目標對象（在主調函數中）的操作。

（2）使用引用傳遞函數的參數，在記憶體中並沒有產生實參的副本，它是直接對實參操作；而使用一般變數傳遞函數的參數，當發生函數調用時，需要給形參分配儲存單元，形參變數是實參變數的副本；如果傳遞的是對象，還將調用拷貝建構函式。因此，當參數傳遞的資料較大時，用引用比用一般變數傳遞參數的效率和所佔空間都好。

（3）使用指標作為函數的參數雖然也能達到與使用引用的效果，但是，在被調函數中同樣要給形參分配儲存單元，且需要重複使用"*指標變數名"的形式進行運算，這很容易產生錯誤且程式的閱讀性較差；另一方面，在主調函數的調用點處，必須用變數的地址作為實參。而引用更容易使用，更清晰。

3 在什麼時候需要使用“常引用”？

如果既要利用引用提高程式的效率，又要保護傳遞給函數的資料不在函數中被改變，就應使用常引用。常引用聲明方式：const 類型標識符 &引用名=目標變數名；

例1

int a ;

const int &ra=a;

ra=1; //錯誤

a=1; //正確

例2

string foo( );

void bar(string & s);

那麼下面的運算式將是非法的：

bar(foo( ));

bar("hello world");

原因在於foo( )和"hello world"串都會產生一個臨時對象，而在C++中，這些臨時對象都是const類型的。因此上面的運算式就是試圖將一個const類型的對象轉換為非const類型，這是非法的。

引用型參數應該在能被定義為const的情況下，盡量定義為const 。

4. 將“引用”作為函數傳回值類型的格式、好處和需要遵守的規則?

格式：類型標識符 &函數名（形參列表及類型說明）{ //函數體 }

好處：在記憶體中不產生被傳回值的副本；（注意：正是因為這點原因，所以返回一個局部變數的引用是不可取的。因為隨著該局部變數生存期的結束，相應的引用也會失效，產生runtime error!

注意事項：

（1）不能返回局部變數的引用。這條可以參照Effective C++[1]的Item 31。主要原因是局部變數會在函數返回後被銷毀，因此被返回的引用就成為了"無所指"的引用，程式會進入未知狀態。

（2）不能返回函數內部new分配的記憶體的引用。這條可以參照Effective C++[1]的Item 31。雖然不存在局部變數的被動銷毀問題，可對於這種情況（返回函數內部new分配記憶體的引用），又面臨其它尷尬局面。例如，被函數返回的引用只是作為一個臨時變數出現，而沒有被賦予一個實際的變數，那麼這個引用所指向的空間（由new分配）就無法釋放，造成memory leak。

（3）可以返回類成員的引用，但最好是const。這條原則可以參照Effective C++[1]的Item 30。主要原因是當對象的屬性是與某種商務規則（business rule）相關聯的時候，其賦值常常與某些其它屬性或者對象的狀態有關，因此有必要將賦值操作封裝在一個商務規則當中。如果其它對象可以獲得該屬性的非常量引用（或指標），那麼對該屬性的單純賦值就會破壞商務規則的完整性。

（4）流操作符重載傳回值申明為“引用”的作用：

流操作符<<和>>，這兩個操作符常常希望被連續使用，例如：cout << "hello" << endl; 因此這兩個操作符的傳回值應該是一個仍然支援這兩個操作符的流引用。可選的其它方案包括：返回一個流對象和返回一個流對象指標。但是對於返回一個流對象，程式必須重新（拷貝）構造一個新的流對象，也就是說，連續的兩個<<操作符實際上是針對不同對象的！這無法讓人接受。對於返回一個流指標則不能連續使用<<操作符。因此，返回一個流對象引用是惟一選擇。這個唯一選擇很關鍵，它說明了引用的重要性以及無可替代性，也許這就是C++語言中引入引用這個概念的原因吧。賦值操作符=。這個操作符象流操作符一樣，是可以連續使用的，例如：x = j = 10;或者(x=10)=100;賦值操作符的傳回值必須是一個左值，以便可以被繼續賦值。因此引用成了這個操作符的惟一傳回值選擇。

例3

＃include <iostream.h>

int &put(int n);

int vals[10];

int error=-1;

void main()

{

put(0)=10; //以put(0)函數值作為左值，等價於vals[0]=10;

put(9)=20; //以put(9)函數值作為左值，等價於vals[9]=20;

cout<<vals[0];

cout<<vals[9];

}

int &put(int n)

{

if (n>=0 && n<=9 ) return vals[n];

else { cout<<"subscript error"; return error; }

}

（5）在另外的一些操作符中，卻千萬不能返回引用：+-*/ 四則運算子。它們不能返回引用，Effective C++[1]的Item23詳細的討論了這個問題。主要原因是這四個操作符沒有side effect，因此，它們必須構造一個對象作為傳回值，可選的方案包括：返回一個對象、返回一個局部變數的引用，返回一個new分配的對象的引用、返回一個靜態對象引用。根據前面提到的引用作為傳回值的三個規則，第2、3兩個方案都被否決了。靜態對象的引用又因為((a+b) == (c+d))會永遠為true而導致錯誤。所以可選的只剩下返回一個對象了。

5. “引用”與多態的關係？

引用是除指標外另一個可以產生多態效果的手段。這意味著，一個基類的引用可以指向它的衍生類別執行個體。

例4

Class A; Class B : Class A{...}; B b; A& ref = b;

6. “引用”與指標的區別是什嗎？

指標通過某個指標變數指向一個對象後，對它所指向的變數間接操作。程式中使用指標，程式的可讀性差；而引用本身就是目標變數的別名，對引用的操作就是對目標變數的操作。此外，就是上面提到的對函數傳ref和pointer的區別。

7. 什麼時候需要“引用”？

流操作符<<和>>、賦值操作符=的傳回值、拷貝建構函式的參數、賦值操作符=的參數、其它情況都推薦使用引用。