面试题：C++ 中常对象与常量引用在函数参数传递中的应用

Question

请描述在 C++ 中，当函数参数为常对象和常量引用时，它们各自的特点是什么？在传递大对象时，使用常量引用作为参数有什么优势？请举例说明如何在函数定义和调用中使用常对象和常量引用参数。

Answer 1

常对象特点

1. 成员变量不可修改：常对象的所有成员变量都被视为常量，不能在对象的生命周期内进行修改。这有助于确保对象的状态在某些操作中保持不变，提高程序的稳定性和可预测性。
2. 只能调用常成员函数：常对象只能调用类中的常成员函数（声明为 const 的成员函数），因为非常成员函数可能会修改对象的状态，这与常对象的特性相矛盾。

常量引用参数特点

1. 避免拷贝：传递常量引用时，不会创建对象的副本，而是传递对象的引用。这在传递大对象时可以显著提高效率，减少内存开销。
2. 保证参数不被修改：通过将引用声明为 const，函数内部无法修改传入的对象，这可以确保函数调用不会意外改变实参的值，同时允许函数安全地访问对象的 const 成员函数。

传递大对象时使用常量引用参数的优势

1. 提高效率：对于大对象，拷贝操作可能非常耗时且占用大量内存。使用常量引用避免了这种不必要的拷贝，从而大大提高了函数调用的效率。
2. 减少内存消耗：不进行拷贝意味着不会额外占用与对象大小相同的内存空间，这对于内存敏感的应用程序尤为重要。

示例

函数定义和调用中使用常对象和常量引用参数

#include <iostream>
#include <string>

class BigObject {
public:
    BigObject(const std::string& data) : m_data(data) {}

    // 常成员函数，用于常对象调用
    void print() const {
        std::cout << "BigObject data: " << m_data << std::endl;
    }

private:
    std::string m_data;
};

// 函数接受常量引用参数
void processObject(const BigObject& obj) {
    obj.print();
    // 以下代码会编译错误，因为obj是常量引用，不能修改其状态
    // obj.m_data = "new data"; 
}

int main() {
    // 创建常对象
    const BigObject bigObj("example data");

    // 调用接受常量引用参数的函数
    processObject(bigObj);

    return 0;
}

在上述示例中，BigObject 类有一个常成员函数 print，用于打印对象的数据。processObject 函数接受一个 const BigObject& 类型的参数，这样可以安全地访问常对象的常成员函数，同时避免了大对象的拷贝。在 main 函数中，创建了一个常对象 bigObj 并传递给 processObject 函数进行处理。