c++ - 在C和C++中 “pass by reference”之间到底有什么区别？

Question

C和C++开发人员都使用短语“通过引用传递”，但是它们似乎用来表示不同的含义。每种语言中这个模棱两可的词组之间到底有什么区别？

Answer 1

有些问题已经解决了the difference between passing by reference and passing by value。从本质上讲，按值将参数传递给函数意味着函数将拥有其自己的参数副本-将其值复制。修改该副本不会修改原始对象。但是，通过引用传递时，函数内部的参数引用的是传入的同一对象-函数内部的任何更改都可以在外部看到。

不幸的是，有两种使用短语“按值传递”和“按引用传递”的方法，这会引起混淆。我认为，这部分是为什么新C++程序员难以采用指针和引用的原因，尤其是当它们来自C的背景时。

C

在C语言中，技术意义上的一切都是通过值(value)传递的。也就是说，无论您将什么作为函数的参数，它都会被复制到该函数中。例如，使用void foo(int)调用函数foo(x)会将x的值复制为foo的参数。可以在一个简单的示例中看到:

void foo(int param) { param++; }

int main()
{
  int x = 5;
  foo(x);
  printf("%d\n",x); // x == 5
}

x的值被复制到 foo中，并且该副本递增。 x中的 main继续具有其原始值。

如您所知，对象可以是指针类型。例如， int* p将 p定义为指向 int的指针。请务必注意，以下代码引入了两个对象:

int x = 5;
int* p = &x;

第一个是 int类型，值 5。第二个是 int*类型，其值是第一个对象的地址。

当传递指向函数的指针时，您仍在按值传递它。它包含的地址被复制到函数中。修改函数内部的指针不会更改函数外部的指针-但是，修改其指向的对象将更改函数外部的对象。但为什么？

由于具有相同值的两个指针总是指向相同的对象(它们包含相同的地址)，因此所指向的对象可以通过两者来访问和修改。这给出了通过引用传递指向对象的语义，尽管实际上实际上不存在引用-C语言中根本没有引用。请看一下经过更改的示例:

void foo(int* param) { (*param)++; }

int main()
{
  int x = 5;
  foo(&x);
  printf("%d\n",x); // x == 6
}

我们可以说在将 int*传递给函数时，它指向的 int是“通过引用传递”的，但实际上 int从未真正传递给任何地方-仅将指针复制到函数中。这给我们提供了“按值传递”和“按引用传递”的口语含义。

该术语的用法由标准内的术语支持。当您具有指针类型时，它所指向的类型称为其引用类型。也就是说， int*的引用类型是 int。

A pointer type may be derived from a function type, an object type, or an incomplete type, called the referenced type.

虽然一元 *运算符(如 *p中的)在标准中被称为间接寻址，但通常也被称为对指针的解引用。这进一步促进了C语言中“通过引用传递”的概念。

C++

C++从C采用了许多其原始语言功能。其中包括指针，因此这种“按引用传递”的通俗形式仍然可以使用- *p仍在取消引用 p。但是，使用该术语会造成混淆，因为C++引入了C所没有的功能:真正传递引用的能力。

后面跟有“＆”号的类型是引用类型2。例如， int&是对 int的引用。当将参数传递给采用引用类型的函数时，该对象实际上是通过引用传递的。没有指针，没有对象的复制，没有任何东西。函数内部的名称实际上指的是与传入的对象完全相同的对象。与上面的示例形成对比:

void foo(int& param) { param++; }

int main()
{
  int x = 5;
  foo(x);
  std::cout << x << std::endl; // x == 6
}

现在， foo函数具有一个对 int的引用的参数。现在，当传递 x时， param指向完全相同的对象。递增 param可以使 x的值发生明显变化，现在 x的值可以为6。

在此示例中，没有任何值传递。没有复制任何内容。与C中通过引用传递实际上只是按值传递指针不同，在C++中，我们可以真正地按引用传递。

由于术语“按引用传递”可能存在歧义，因此在使用引用类型时，最好仅在C++上下文中使用它。如果要传递指针，则不是按引用传递，而是按值传递指针(当然，除非传递对指针的引用!例如 int*&)。但是，在使用指针时，您可能会遇到“按引用传递”的用法，但是现在至少您知道真正发生了什么。

其他语言

其他编程语言进一步使事情复杂化。在某些语言(例如Java)中，您拥有的每个变量都称为对对象的引用(与C++中的引用不同，更像是指针)，但是这些引用是通过值传递的。因此，即使您似乎正在通过引用传递给函数，您实际上所做的是按值将引用复制到函数中。将新对象分配给传入的引用时，会注意到与C++中按引用传递的细微差别:

public void foo(Bar param) {
  param.something();
  param = new Bar();
}

如果要使用Java调用此函数，并传入 Bar类型的某个对象，则将在传入的同一对象上调用 param.something()的调用。这是因为传入了对对象的引用。但是，即使将新的 Bar分配给 param，该函数之外的对象仍然是相同的旧对象。从外面看不到新的。这是因为 foo中的引用已重新分配给新对象。对于C++引用，这种重新分配引用是不可能的。

1所谓“口语化”，并不是要暗示“通过引用传递”的C含义不如C++含义真实，只是C++确实具有引用类型，因此您真正是通过引用传递。 C的含义是对值(value)传递的抽象。

2当然，这些是左值引用，现在在C++ 11中我们也有右值引用。