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面试题:C++中常引用在函数参数传递的使用场景

在C++中,当函数参数使用常引用时,有哪些常见的使用场景?请举例说明使用常引用作为函数参数相较于值传递和普通引用传递的优势。
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编程语言C++

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常引用作为函数参数的常见使用场景

  1. 提高效率且避免修改:当函数需要访问一个较大对象(如大数组、复杂结构体或类对象),但不希望对其进行修改时。例如:
#include <iostream>
#include <string>

void printString(const std::string& str) {
    std::cout << str << std::endl;
}

int main() {
    std::string largeStr = "This is a very large string";
    printString(largeStr);
    return 0;
}

在此例中,printString 函数仅需读取 std::string 对象,使用常引用避免了大字符串的拷贝,提高了效率,同时防止函数内部意外修改字符串。

  1. 传递临时对象:当需要传递一个临时对象给函数时,常引用可以绑定到临时对象,而普通引用不行。例如:
#include <iostream>
#include <string>

void processString(const std::string& str) {
    std::cout << "Processing: " << str << std::endl;
}

std::string createString() {
    return "Temporary string";
}

int main() {
    processString(createString());
    return 0;
}

这里 createString 返回一个临时 std::string 对象,常引用 const std::string& 能够接收这个临时对象。

相较于值传递和普通引用传递的优势

  1. 与值传递相比
    • 效率优势:值传递会对传递的对象进行拷贝,对于大对象来说,这会消耗大量时间和内存。而常引用传递不会拷贝对象,直接引用原对象,提高了效率。例如传递一个大的自定义结构体:
#include <iostream>
#include <vector>

struct BigStruct {
    std::vector<int> data;
    BigStruct() {
        for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
            data.push_back(i);
        }
    }
};

void funcByValue(BigStruct bs) {
    // 函数体
}

void funcByConstRef(const BigStruct& bs) {
    // 函数体
}

int main() {
    BigStruct bs;
    // 调用值传递函数会拷贝大结构体,开销大
    funcByValue(bs); 
    // 调用常引用传递函数,无拷贝开销
    funcByConstRef(bs); 
    return 0;
}
- **保护对象不被修改**:值传递函数内部可以修改拷贝对象,但常引用传递函数无法修改原对象,提供了对象的只读访问。

2. 与普通引用传递相比: - 可绑定临时对象:普通引用不能绑定到临时对象,而常引用可以。如上面 processString(createString()) 的例子,这使得常引用在函数调用时更加灵活。 - 语义清晰:常引用表明函数不会修改传入对象,普通引用则没有这种明确的语义,有助于代码的可读性和维护性。