C++ 选择 引用传递还是指针传递

在C++编程中，选择引用传递（pass-by-reference）还是指针传递（pass-by-pointer）取决于具体的需求和上下文。下面是一些关于它们各自特点和适用场景的分析：

总的来说，除非特殊需求（如需要表示空值或动态改变指向），应优先使用引用，因为它更安全、更直观。在性能方面，两者差异通常可以忽略不计。引用传递相对较优

引用传递（Pass-by-Reference）

特点：

1. 语法简洁：引用传递的语法更简洁，更接近于值传递，但传递的是变量的引用（即别名）。
2. 不能为空：引用必须被初始化，并且一旦初始化后，不能改变引用的对象（即不能重新指向另一个对象）。
3. 无需解引用：使用引用时，不需要像指针那样使用解引用操作符（*）。
4. 更安全：由于引用不能为空，并且不能改变指向，这在某些情况下可以减少错误。

适用场景：

• 当函数需要修改调用者的变量时。
• 当需要传递大型对象时，引用传递可以避免拷贝，提高效率。
• 当不希望传递空值时。

指针传递（Pass-by-Pointer）

特点：

1. 灵活性高：指针可以指向任何对象（包括空），并且可以在运行时改变指向。
2. 需要解引用：使用指针时，需要通过解引用操作符（*）来访问指针指向的对象。
3. 可以传递空值：指针可以为空，这在某些情况下提供了额外的灵活性。
4. 稍微复杂：指针的语法和使用相对复杂，容易出错（如空指针解引用、野指针等）。

适用场景：

• 当需要传递空值时。
• 当需要在函数内部改变指针的指向时。
• 当需要与C语言接口对接时（C语言只支持指针）。
• 当需要传递动态分配的对象时（如通过new分配的对象）。

测试

#include <chrono>
#include <iostream>

// 测试函数
void testPtr(int* p) {
  *p += 1;
}

void testRef(int& r) {
  r += 1;
}

// 性能测试
void performanceTest() {
  const int iterations = 100000000;
  int val = 0;

  // 测试指针
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for(int i = 0; i < iterations; i++) {
    testPtr(&val);
  }
  auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  auto ptr_duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start);

  val = 0;

  // 测试引用
  start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for(int i = 0; i < iterations; i++) {
    testRef(val);
  }
  end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  auto ref_duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start);

  std::cout << "Pointer time: " << ptr_duration.count() << " microseconds\n";
  std::cout << "Reference time: " << ref_duration.count() << " microseconds\n";
  
  /*Pointer time: 130986 microseconds
Reference time: 124917 microseconds*/
}

int main() {
  performanceTest();
  return 1;
}