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C++ 函数中引用和指针传递的区别:类型安全

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引用传递创建原始变量的别名,允许在函数内修改实参,确保类型安全;指针传递使用变量地址,允许函数修改实参,但存在类型不安全风险;引用传递通常比指针传递更快、更有效。

C++ 函数中引用和指针传递的区别:类型安全

在 C++ 中,函数参数可以作为值传递或引用/指针传递。值传递会创建参数变量的副本,而引用/指针传递会直接使用原始变量。这在涉及大对象或需要修改实参时会显著影响函数的行为和效率。

引用传递

引用传递使用符号 &,它创建原始变量的别名。它提供了一种在函数内部修改实参的类型安全方式。

void swap(int& a, int& b) {
  int temp = a;
  a = b;
  b = temp;
}

int main() {
  int x = 5, y = 10;
  swap(x, y); // x 和 y 的值现在是 10 和 5
  cout << x << " " << y << endl;
  return 0;
}

指针传递

指针传递使用符号 *,它是一个引用变量的地址。与引用类似,指针允许函数修改实参,但它们类型不安全,可能导致野指针。

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void swap(int* a, int* b) {
  int temp = *a;
  *a = *b;
  *b = temp;
}

int main() {
  int x = 5, y = 10;
  int* px = &x;
  int* py = &y;
  swap(px, py); // x 和 y 的值现在是 10 和 5
  cout << x << " " << y << endl;
  return 0;
}

类型安全

引用在编译时强制执行类型安全。如果试图对引用变量进行无效的访问(例如对 int 引用写入浮点数),编译器会报错。

另一方面,指针类型不安全。它们可以指向任何内存地址,即使该地址包含不同类型的对象。这可能会导致未定义的行为和运行时错误。

性能

一般情况下,引用传递比指针传递更快、更有效。由于引用是一种别名,因此它不会创建额外的内存分配,而指针需要存储变量地址,这需要额外的空间和间接访问。

实战案例

考虑一个需要将一个字符串列表的元素转换为大写字母的函数。

void toUpper(vector<string>& strList) {
  for (string& str : strList) {
    for (char& c : str) {
      c = toupper(c);
    }
  }
}

在这种情况下,引用传递是首选,因为它类型安全并且比指针传递更有效率。函数可以直接修改实参,从而消除创建副本的开销。

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