关于指针与引用传递的效率问题-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了关于指针与引用传递的效率问题。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

引言

引用是C++的特性，指针是C语言的特性
关于这两种特性的运行效率，人云亦云，好多人都说引用传递效率更高
以至于一些面试官在自己都不清楚的前提下面试别人
笔者有幸遇到过，由于看过底层汇编，在面试官对我说引用效率更高的时候，导致我一度怀疑自己的记忆力
下面我们就看看引用在汇编层面与指针有什么区别吧

DEMO(main.cpp)

#include <iostream>
#include <cstring>
void t1(int &b)
{
    ++b;
    return;
}

void t2(int *c)
{
    ++*c;
    return;
}

int main()
{
    int a = 100;
    t1(a);
    t2(&a);
    return 0;
}

编译

g++ -g -o test ./main.cpp

反编译

objdump -S ./test > ./test.S

AT&T(test.S)

由于是c++代码，所以汇编文件比较大
为了方便阅读，此处仅摘抄重点部分

00000000000007aa <_Z2t1Ri>:
#include <iostream>
#include <cstring>
void t1(int &b)
{
 7aa:	55                   	push   %rbp
 7ab:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
 7ae:	48 89 7d f8          	mov    %rdi,-0x8(%rbp)
    ++b;
 7b2:	48 8b 45 f8          	mov    -0x8(%rbp),%rax
 7b6:	8b 00                	mov    (%rax),%eax
 7b8:	8d 50 01             	lea    0x1(%rax),%edx
 7bb:	48 8b 45 f8          	mov    -0x8(%rbp),%rax
 7bf:	89 10                	mov    %edx,(%rax)
    return;
 7c1:	90                   	nop
}
 7c2:	5d                   	pop    %rbp
 7c3:	c3                   	retq   

00000000000007c4 <_Z2t2Pi>:

void t2(int *c)
{
 7c4:	55                   	push   %rbp
 7c5:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
 7c8:	48 89 7d f8          	mov    %rdi,-0x8(%rbp)
    ++*c;
 7cc:	48 8b 45 f8          	mov    -0x8(%rbp),%rax
 7d0:	8b 00                	mov    (%rax),%eax
 7d2:	8d 50 01             	lea    0x1(%rax),%edx
 7d5:	48 8b 45 f8          	mov    -0x8(%rbp),%rax
 7d9:	89 10                	mov    %edx,(%rax)
    return;
 7db:	90                   	nop
}
 7dc:	5d                   	pop    %rbp
 7dd:	c3                   	retq   

00000000000007de <main>:
int main()
{
 7de:	55                   	push   %rbp
 7df:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
 7e2:	48 83 ec 10          	sub    $0x10,%rsp
 7e6:	64 48 8b 04 25 28 00 	mov    %fs:0x28,%rax
 7ed:	00 00 
 7ef:	48 89 45 f8          	mov    %rax,-0x8(%rbp)
 7f3:	31 c0                	xor    %eax,%eax
    int a = 100;
 7f5:	c7 45 f4 64 00 00 00 	movl   $0x64,-0xc(%rbp)
    t1(a);
 7fc:	48 8d 45 f4          	lea    -0xc(%rbp),%rax
 800:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi
 803:	e8 a2 ff ff ff       	callq  7aa <_Z2t1Ri>
    t2(&a);
 808:	48 8d 45 f4          	lea    -0xc(%rbp),%rax
 80c:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi
 80f:	e8 b0 ff ff ff       	callq  7c4 <_Z2t2Pi>
    return 0;
 814:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
}
 819:	48 8b 55 f8          	mov    -0x8(%rbp),%rdx
 81d:	64 48 33 14 25 28 00 	xor    %fs:0x28,%rdx
 824:	00 00 
 826:	74 05                	je     82d <main+0x4f>
 828:	e8 43 fe ff ff       	callq  670 <__stack_chk_fail@plt>
 82d:	c9                   	leaveq 
 82e:	c3                   	retq

初步结论

我们通过编译与反汇编可以看到
不论指针还是引用，所有汇编代码除了t1,t2地址的不同，可以说没有任何区别
故引用其实就是指针，不过是c++帮你解引用(加了*号)并进行了一定的语法限制
以上汇编中或许有一些我没注意到的细节，欢迎各位大佬在评论区指出

完善DEMO

#include <iostream>
#include <cstring>
void t1(int &b)
{
    ++b;
    return;
}

void t2(int *c)
{
    ++*c;
    return;
}

int main(int argc,char **argv)
{
    int a = 100;
    long b = 10000000000;

    bool ptr = false;
    if(argc > 1 && strstr(argv[1],"p")) ptr = true;

    if(!ptr) 	while(--b) t1(a); 
    else		while(--b) t2(&a);

    return 0;
}

比对运行效率

考虑到环境因素带来的不确定性，比如cpu降频，其它进程抢占cpu等
故我此处运行了多次，其中带有参数p的是使用的指针，不带有任何参数的是使用的引用

kbin@kbin-virtual-machine:~/test$ time ./test 
	real	0m18.444s
	user	0m18.391s
	sys	0m0.036s
kbin@kbin-virtual-machine:~/test$ time ./test p
	real	0m18.173s
	user	0m18.141s
	sys	0m0.016s
kbin@kbin-virtual-machine:~/test$ time ./test 
	real	0m18.424s
	user	0m18.418s
	sys	0m0.000s
kbin@kbin-virtual-machine:~/test$ time ./test p
	real	0m18.261s
	user	0m18.156s
	sys	0m0.088s
kbin@kbin-virtual-machine:~/test$ time ./test
	real	0m18.470s
	user	0m18.429s
	sys	0m0.028s
kbin@kbin-virtual-machine:~/test$ time ./test p
	real	0m18.300s
	user	0m18.282s
	sys	0m0.008s
kbin@kbin-virtual-machine:~/test$ time ./test
	real	0m18.434s
	user	0m18.402s
	sys	0m0.028s
kbin@kbin-virtual-machine:~/test$ time ./test p
	real	0m18.283s
	user	0m18.259s
	sys	0m0.008s