c++内存及函数传参

本人是一个 java 选手，用 java 的思想来理解 c++ 中的函数，还是有点别扭，所以本文先聊聊 c 和 java 很不一样的点，再来讲讲 c++ 中的函数

c 和 java 最不一样的点有两个，下面总结下二者在这方面的区别：

• 内存回收时机
• 内存回收机制

内存回收时机及机制

c 的内存一般分成三个逻辑区域：

• 栈内存
• 堆内存
• 静态存储区

栈内存，就是各种临时变量，大部分的对象都属于栈内存对象，对于这种对象，c 比较火急火燎，属于有仇当场就报的那种，一旦过了此对象的作用域，其就会被回收

 {
    int num = 1;
 }

例如，上面的 num 变量，它的作用域就在那个花括号中，一旦方法执行超过了花括号，那么 num 变量就算走到头了，它就会被回收，所以说 c 是有仇当场就报了，不会像 java 那样

堆内存，简单来说就是通过 new 或者 malloc 申请的的内存，对于 c 开发者来说，主要管理这一块的内存。c 对这一块的内存，完全不管，完全由开发者自己管理，如果管理不善，比如忘记释放内存了，那么就会导致内存泄露，有时释放了内存，但指针没有置空，还会造成野指针的问题，严重会导致程序崩溃。

静态存储区，也分两种情况，如果是局部静态变量，它的生命周期是从程序第一次执行到它，到最后整个程序执行完毕，它才会被释放。

如果它是一个类静态变量，那么此静态变量，会随着这个类的第一个obj生成时开始，到整个程序执行完毕时，它才会被释放。

{
  int* ptr = new int;
}

说到这里，可能会有人有疑问了，上述代码中的 ptr 是一个局部变量，在栈中，它指向了一个堆内存，当 ptr 过了它的作用域时，它会被回收，此时还需要通过 delete 来释放 new 申请的内存吗？

答案是：必需要 delete。记住，ptr 自己是一个栈变量，它会被 c 回收，但它所指向的堆内存是不会被回收的，堆内存只能程序员自己手动回收。

这个逻辑就和 java 的很不一样了，如果有看过相关虚拟机的书，就知道 java 的内存回收原理是 引用计数法 或者 根结点引用法。这个方法的主要用处就是来判断堆中的变量要不要回收。java 中的内存回收，绝不只是回收栈中的变量，它连同栈中所指向的堆变量一并回收。这也是 java 比 c 方便的一点，不需要程序员自己处理内存，但这也并不是说 java 就没有内存问题了。

方法执行逻辑

int fun(int x) {
    ...
}
int a = 10;
int b = fun(a);

首先，c 中的方法执行，它是按传值来进行的，它是什么意思呢？比如说，上面的函数。它有一个形参 x，和一个 int 型的返回值。当调用 fun 函数时

• 先生成一个临时变量 x，用 a 给 x 赋值，相当于 x = a，赋值之后， x 等于10
• 最后返回时，也会生成一个临时变量 int temp，最后再用 temp 给 b赋值

所以，在函数执行的时候，会有这些问题产生：

• 多次进行无用复制，比如 x，比如返回值 temp，例中只是 int 值，如果是一个大的数据或者是其它复杂数据，那么复制的代码也太大了，临时变量一会就被回收，但它却要在一段时间内占用大量内存，也会影响效率
• 由于是按值传递，函数中真正操作的是 x，并不是 a，如果这是一个交换两个数的函数，执行完一看，尴尬了，两个数并没有交换，因为函数操作的不是它们，而是它们的复制品

理解了这个逻辑就知道了，一般而言，如果涉及到大的复杂的变量，一般是通过指针或者引用来作为函数的参数或者返回值，这样即使是复制，也只是复制了一个小小的指针或者引用。指针在 c 中，32位机器里4个字节，64位机器里，8个字节而已，简单得很。引用则更简单了，只是声明了一个别名而已。

但即使用了引用或者指针，就万事大吉了吗？不是的，它们还有别的限制

指针或引用形参或返回值

指针和引用作形参，一般而言，没啥问题，不过，如果函数对传入参数不作修改的话，为了安全起见，可以使用const 引用或 const指针

指针和引用在这里还有一个小区别，那就是，c++ 中，如果是数组，则必是用指针，因为数组名就是数组第一个元素的指针

{
  int* ptr;
  int array[10];
  ptr = array;
}

按上述代码，则 *(ptr + 1) == array[1] ，这两个是一样的。
但是，数组只能用指针来表示，不能用引用来表示，大家可以想想，从来没有用引用表示过数组

引用是什么呢，引用是一个变量的别名，它在一申明的时候就要被初始化。

c++中，到底何时使用按值传递，何时使用指针和引用呢？

• 如果数据对象很小，如内置类型，则可以按值传递
• 如果数据对象是数组，则只能使用指针
• 如果数据是较大的结构，则使用指针或引用
• 如果数据对象是类对象，则使用const引用，传递类对象参数的标准方式是按引用传递，这是 c++ 所推荐的，而不是指针，当然，指针也可以。
• 如果数据对象还未被初始化，方法是用于初始化对象的，则是传递指针的指针

针对最后一点，大家可以自行想想，画画图，想想这是为什么

讲了这么多，貌似还是没有讲到指针或引用作为返回值，如果是指针和引用作用返回值，则需要看情况，如果处理不当，程序崩溃

int* fun() {
  int a;
  int* ptr = &a;
  return ptr;
}

如上例，a 是临时变量，返回的 ptr 是指向 a，函数执行完，a被回收，返回值岂不是指向了一个空的内存空间。这么做肯定是不行的。

那么，如果 修改下，int* ptr = new int ，这样做程序是不会崩溃了，因为 ptr指向的是堆内存，系统不会回收，程序员要记得自己回收即可。

同理，如果返回的是引用，则更加不能将引用指向一个临时变量了，因为引用即是别名，它的正主都已经被回收了，这个别名还能有什么用？

万恶的复制

其实 c++ 中的函数之所以这么麻烦，个人认为，和c中的复制逻辑有很大的关系。java中怎么不见这么费事呢，调用函数，参数直接传对象名就行了，因为java中的对象名，本质上也是指针。。。复制了，也就是复制个指针罢了

c++中，如果一个对象中既包含基础类型数据，也包含指针数据，那么这个类一定要重写复制函数。因为，如果类不写复制函数，系统会默认给类添加一个复制函数，但添加的默认复制函数，它会有一个问题，基础类型数据或者说非指针类型数据，都会给copy一份，但唯独指针数据，它只是重新构造一个指针，将指针也指向同一块内存区域。如果有两个对象，a 和 b，a是通过 b 复制得来的，那么 a 中的指针和 b 中的指针所指向的区域是同一块区域，如果 b中回收了指针所指的内存，则a 中的指针就变成了一个野指针，一旦使用野指针，程序崩溃没跑了。。。所以必须要重写复制函数

必须要重写复制函数了，但函数中参数还是按值传递呀，复制一次，还可能会复制堆内存变量，复制效率太低了，就不得不用指针或者引用了。

使用指针或引用，唯一需要注意一点，它们所指向的东西是不是临时的，会不会被立马回收