面试题：C++ 中引用与指针在性能方面的基础差异

性能差异
- 引用：
  - 引用在本质上是一个“别名”，编译器在编译阶段会将引用替换为被引用对象的地址，在使用上它像对象本身一样直接操作，没有额外的间接寻址开销。
  - 引用一旦初始化后不能再改变指向，在使用过程中编译器可以更好地进行优化，生成更紧凑的代码。
- 指针：
  - 指针存储的是对象的地址，在访问指针所指向的对象时，需要通过间接寻址操作（解引用 * 运算符）来获取对象。这会带来一定的额外开销，尤其是在频繁解引用的情况下。
  - 指针的值可以在运行时改变，指向不同的对象，这增加了程序的灵活性，但也使得编译器较难进行某些优化，因为它需要考虑指针指向的不确定性。
差异明显的情况举例
- 循环中频繁访问对象：
  - 使用引用：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    int& ref = numbers[0];
    for (size_t i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
        ref = numbers[i];
        std::cout << ref << " ";
    }
    return 0;
}

在这个例子中，ref 作为 numbers[0] 的引用，在循环中直接访问和修改 numbers 中的元素，没有额外的间接寻址开销。 - 使用指针：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    int* ptr = &numbers[0];
    for (size_t i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
        *ptr = numbers[i];
        std::cout << *ptr << " ";
        ptr++;
    }
    return 0;
}

这里使用指针 ptr，每次访问和修改元素都需要解引用操作 *ptr，产生额外开销，尤其是在大数据量的循环中，这种开销会更加明显。

函数参数传递：
- 引用作为参数：

#include <iostream>

void modifyValue(int& value) {
    value++;
}

int main() {
    int num = 5;
    modifyValue(num);
    std::cout << num << std::endl;
    return 0;
}

引用作为函数参数传递时，编译器可以直接对传入的对象进行操作，没有额外的地址传递开销。 - 指针作为参数：

#include <iostream>

void modifyValue(int* value) {
    (*value)++;
}

int main() {
    int num = 5;
    modifyValue(&num);
    std::cout << num << std::endl;
    return 0;
}

指针作为参数传递时，需要先传递指针的值（即地址），在函数内部再通过解引用操作来访问和修改对象，相比引用多了间接寻址的过程，在频繁调用这种函数时性能差异会体现出来。

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