C++ 编译器实际上是如何传递引用参数的？

Question

这个问题是由一些混合语言编程引起的。我有一个想从 C++ 代码调用的 Fortran 例程。 Fortran 通过引用传递其所有参数（除非您另有说明）。

所以我想我会在我的 C++ 代码中很聪明（从那里开始不好），并像这样定义 Fortran 例程：

extern "C" void FORTRAN_ROUTINE (unsigned & flag);

这段代码运行了一段时间，但是（当然是在我需要离开的时候）突然在回电时开始崩溃。清除调用堆栈的指示。

另一位工程师在我身后解决了这个问题，宣布例程必须在 C++ 中定义为

extern "C" void FORTRAN_ROUTINE (unsigned * flag);

我会接受，除了两件事。一个是编译器不通过引用传递 reference parameters 似乎相当违反直觉，而且我在任何地方都找不到说明这一点的文档。另一个是他同时更改了一大堆其他代码，所以理论上它可能是另一个解决问题的更改。

那么问题来了，C++究竟是如何传递引用参数的呢？是否可以免费为小值进行复制，复制或其他操作？换句话说，引用参数在混合语言编程中完全没用吗？我想知道，这样我就不会再犯同样的代码杀死错误了。

Answer 1

C++ 没有定义实现的方式，它只是一种语言。所以没有引用的“a”实现。

也就是说，引用是用指针实现的。这会导致很多混乱（“引用只是指针”、“引用只是去掉了平凡部分的指针”），但 不是 的情况。引用是别名，并且永远是别名。

编译器将传递变量的地址，并使用该指针进行操作。这具有相同的效果（但语义不同！）。更具体地说，编译器可能会“替换”这个：

void make_five(int& i)
{
    i = 5;
}

int main(void)
{
    int i = 0;
    make_five(i);
}

有了这个：

void make_five(int* const i)
{
    *i = 5;
}

int main(void)
{
    int i = 0;
    make_five(&i);
}

（实际上，这样一个简单的函数会被内联，但你明白了。）因此你的同事建议你使用指针。

请记住，参考文献是首选。这就是引用和指针之间的区别很重要的地方。你想给一个变量起别名，还是你想指向它？大多数时候，前者。在 C 中，您必须使用指针来执行此操作，这导致了 C 程序员常见的误解，即引用实际上是指针。

要获得类似的语义（因为您现在指向一个变量，而不是给它起别名），您应该确保指针的值不为空：

extern "C" void FORTRAN_ROUTINE (unsigned * flag)
{
    assert(flag); // this is normally not a problem with references, 
                  // since the address of a variable cannot be null.

    // continue...
}

只是为了安全。

Answer 2

只是插话，我相信你是对的。我一直使用引用将参数传递给 Fortran 函数。根据我的经验，在 Fortran-C++ 接口上使用引用或指针是等效的。我已经使用 GCC/Gfortran 和 Visual Studio/Intel Visual Fortran 进行了尝试。它可能依赖于编译器，但我认为基本上所有编译器都通过指针传递来实现引用。

Answer 3

理论上，在 C++ 中，引用是作为普通指针实现的。然后编译器会像引用一样更改函数tonehave的代码，但会加载地址，然后间接移动地址。

这是一个小应用程序：

void foo( int & value )
{
    value = 3;
}


void bar( int *value )
{
    *value = 3;
}

void do_test()
{
    int i;
    foo(i);
    bar(&i);
}

让我们组装它并查看gcc生成的组装（gcc -s）：

        .file   "test-params.cpp"
        .text
.globl _Z3fooRi
        .type   _Z3fooRi, @function
_Z3fooRi:
.LFB0:
        .cfi_startproc
        .cfi_personality 0x0,__gxx_personality_v0
        pushl   %ebp
        .cfi_def_cfa_offset 8
        movl    %esp, %ebp
        .cfi_offset 5, -8
        .cfi_def_cfa_register 5
        movl    8(%ebp), %eax
        movl    $3, (%eax)
        popl    %ebp
        ret
        .cfi_endproc
.LFE0:
        .size   _Z3fooRi, .-_Z3fooRi
.globl _Z3barPi
        .type   _Z3barPi, @function
_Z3barPi:
.LFB1:
        .cfi_startproc
        .cfi_personality 0x0,__gxx_personality_v0
        pushl   %ebp
        .cfi_def_cfa_offset 8
        movl    %esp, %ebp
        .cfi_offset 5, -8
        .cfi_def_cfa_register 5
        movl    8(%ebp), %eax
        movl    $3, (%eax)
        popl    %ebp
        ret
        .cfi_endproc
.LFE1:
        .size   _Z3barPi, .-_Z3barPi
.globl _Z7do_testv
        .type   _Z7do_testv, @function
_Z7do_testv:
.LFB2:
        .cfi_startproc
        .cfi_personality 0x0,__gxx_personality_v0
        pushl   %ebp
        .cfi_def_cfa_offset 8
        movl    %esp, %ebp
        .cfi_offset 5, -8
        .cfi_def_cfa_register 5
        subl    $20, %esp
        leal    -4(%ebp), %eax
        movl    %eax, (%esp)
        call    _Z3fooRi
        leal    -4(%ebp), %eax
        movl    %eax, (%esp)
        call    _Z3barPi
        leave
        ret
        .cfi_endproc
.LFE2:
        .size   _Z7do_testv, .-_Z7do_testv
        .ident  "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3"
        .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

如您所见，在这两个函数中，编译器都会读取 (stack movl 8(%ebp), %eax)，并且在两个调用中，编译器都会将地址保存到堆栈 (leal -4(%ebp), %eax)。

GMan - Save the Unico 给出的关于 C 声明的答案可能是问题所在。似乎问题在于 C 和 fortran 之间的互操作性（至少您正在使用的这两个编译器）。

Answer 4

没有区别。

无符号和标志

和你写的完全一样

无符号 * 常量标志

除了访问对象成员的操作符（分别为“.”和“->”）。