f(const string &) 和 f(const string) 有什么区别吗？

Question

class mystring {
 friend ostream& operator<<(ostream &out, const mystring ss) {
        out << ss.s;
        return out;
    }
private:
    string s;
public:
    mystring(const char ss[]) {
        cout << "constructing mystring : " << ss << endl;
        s = ss;
    }
};

void outputStringByRef(const mystring &ss) {
 cout << "outputString(const string& ) " << ss << endl;
}

void outputStringByVal(const mystring ss) {
 cout << "outputString(const string ) " << ss << endl;
}

int main(void) {
    outputStringByRef("string by reference");
    outputStringByVal("string by value");
    outputStringByRef(mystring("string by reference explict call mystring consructor"));
    outputStringByVal(mystring("string by value explict call mystring constructor"));
} ///:~

考虑到上面的例子，我们不能修改传递引用变量，也不能修改传递值变量。每种方法的输出是相同的。由于这两种方法没有区别，为什么 C++ 支持这两种方法？

谢谢。

Answer 1

两者是有区别的。考虑以下几点：

#include <iostream>
#include <string>
using std::string;

string g_value;

void callback() {
    g_value = "blue";
}

void ProcessStringByRef(const string &s) {
    callback();
    std::cout << s << "\n";
}

void ProcessStringByValue(const string s) {
    callback();
    std::cout << s << "\n";
}

int main() {
    g_value = "red";
    ProcessStringByValue(g_value);
    g_value = "red";
    ProcessStringByRef(g_value);
}

输出：

red
blue

仅仅因为引用是函数内部的 const ，并不意味着不能通过其他引用来修改引用（一个对象具有多个引用或指向它的指针的情况称为“别名”）。因此，传递一个 const 引用和传递一个 const 值是不同的——在引用的情况下，对象可能在调用后发生变化。值的情况下，被调用者有一个私有副本，不会改变。

由于他们做不同的事情，C++ 让你选择你想要的。

无论哪种方式都会对性能产生影响 - 当您通过价值传递时，必须制作副本，这会产生成本。但是编译器然后知道只有你的函数可能有对该副本的任何引用，这可能允许其他优化。在callback() 返回之前，ProcessStringByRef 无法加载要打印的字符串内容。 ProcessStringByValue 可以，如果编译器认为这样做更快。

通常您关心的是副本，而不是指令的执行顺序，因为通常副本的成本要高得多。因此，通常，您会在可能的情况下通过引用传递非平凡的对象。但是混叠的可能性有时会对性能产生非常严重的影响，即使实际上没有混叠发生，也会阻止某些优化。这就是为什么存在“严格的别名规则”以及 C99 中的 restrict 关键字的原因。

Answer 2

f(const string&) 通过const 引用获取字符串：f 直接对通过引用传递的字符串对象进行操作：不涉及复制。 const 阻止修改原始对象。

f(const string) 接受一个字符串值，这意味着f 获得了原始字符串的副本。即使你删除了const，当按值传递时，当f 返回时，对字符串的任何修改都会丢失。

我不知道您所说的“为什么 C++ 支持这两种方法？”是什么意思。这只是适用的一般重载规则。

Answer 3

f(string s) 按值传递字符串 s，换句话说，它创建一个副本并使用您传递的字符串的值对其进行初始化。对副本的任何更改都不会传播到您传递给调用函数的原始字符串。 在f(const string s) 中，const 是多余的，因为无论如何您都无法更改原始值。

在f(const string& s) 中，字符串不会被复制，但您传递了对它的引用。这通常在您有一个大对象时完成，因此“按值传递”会产生开销（这就是 c++ 支持这两种方法的原因）。通过引用传递意味着您可以更改您传递的“大”对象的值，但由于 const 说明符，您无法修改它。这是一种“保护”。

Answer 4

您的对象可能包含一个 mutable 成员，即使使用 const 引用也可以对其进行修改

Answer 5

对于outputStringByRef，您必须确保您传递引用的变量在outputStringByRef 需要时保持活动状态且不变。使用outputStringByVal，您传递的变量可能会死亡或超出范围，并且函数具有的副本仍然可以。

Answer 6

在能够修改函数中的字符串方面（几乎）没有区别。但是，在传递的内容方面存在很大差异。 const mystring &ss 重载采用对字符串的 const 引用。虽然它不能修改它，但它是被寻址的同一个内存。如果字符串很长，这可能是一个很大的因素（假设字符串不是使用copy-on-write 实现的）。 const mystring ss 表单正在复制字符串，因此将寻址不同的内存。

实际上const mystring &ss 表单可以更改字符串，如果使用const_cast<mystring&> - 虽然我不建议在这里。

Answer 7

假设您要打印一个无法复制的对象：

Thread th;
// ...
cout << th; // print out informations...

参考版本不会复制线程，但会获取th的地址并为其创建一个别名。另一个版本会在按值传递时尝试复制线程 - 但复制对于这样的对象可能没有意义（那么会有一个额外的线程吗？）。

将复制对象理解为克隆对象可能对您有所帮助。在 C++ 中复制上面的th 不仅仅意味着拥有与 Java 中相同的对象的另一个句柄 - 它确实意味着隐式克隆表示的对象，并拥有它的完整副本。所以这个问题类似于“为什么 Java 同时支持 Object.clone 和引用的复制？” - 两者都有不同的目的。

毕竟还有性能问题。您不想每次为资源匮乏的对象传递一些东西时都进行复制。