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，否则函数参数都是以实际实参的复件（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。

举例如下：

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


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

再来看以下代码：

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。而函数调用完毕，s会被销毁。因此，对上述函数而言，参数的传递成本是“一次Student copy构造函数调用，加上一次Student析构函数调用”.

仅仅这么简单吗？

我们来具体看一下对于此函数调用到底做了哪些操作：

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对象在其中，因此每一次Person构造动作又需承担两个string构造工作。

最终结果是：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，每一个构造函数调用动作都需要一个对应的析构函数调用动作。

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


那么问题来了？如何高效的执行呢？

高效的做法就是采用pass by reference-to-const：


bool validateStudent(const Student& s);


这种传递方式的效率高得多：没有任何构造函数或析构函数被调用，因为没有任何新对象被创建。修订后的这个参数声明中的const是很重要的。因为原来的validateStudent以by value方式接受一个Student参数，因此调用者知道他们受到保护，函数内绝不会对传入的Student作任何改变；validateStudent只能对复件做修改；现在如果以by reference方式传递，将它声明为const是必要的，因为不这样做的话，调用者会担心validateStudent会不会将传入的那个Student改变。

另外，以by reference方式传递参数也可以避免slicing（对象切割）问题，我们来看看下面这个例子：
class Window
{
public:
 ...
 string name() const;
 virtual void display() const;
};


class WindowWithScrollBars : public Window
{
public:
 ...
 void display() const;
};
所有的Window对象都有一个名称，你可以通过name函数取得它。
所有的窗口都可以显示，你可以通过display函数完成它。
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。


现在我们写这样一个函数打印窗口名称，然后显示该窗口。
void printNameAndDisplay(Window w)  //by value
{
 cout << w.name() << endl;
 w.display();
}
我们现在传递一个WindowWithScrollBars对象给该函数：
WindowWithScrollBars wwsb;
printNameAndDisplay( wwsb );
由于是passed-by-value，而造成vvsb“之所以是个WindowWithScrollBars对象”的所有特化信息都会被切除。在printNameAndDisplay函数内无论传递过来的对象原本是什么类型，参数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。


解决切割问题的办法，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();
}

现在，传进来的窗口是什么类型，w就表现出那种类型。

如果窥视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。

但是考虑如下情况：

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

完全没有必要，因为内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程，而复制也非常快，“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。


请记住:
    1.尽量以pass-by-reference-to-const替换pass-by-value.前者通常比较高效,并可避免切割问题(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往往比较适合.

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