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在 c++++ 中，函數參數可以通過值傳遞（創建副本傳遞給函數）或引用傳遞（傳遞原始變量的地址）。值傳遞安全但開銷大，適用于小型參數或需要保護原始變量的情況。引用傳遞速度快但靈活性低，適用于大型對象或需要修改原始變量的情況。實驗表明，在處理大型數組時，引用傳遞比值傳遞顯著提高性能。

C++ 函數參數傳遞方式對程序性能的影響

在 C++ 中，函數參數可以通過值傳遞或引用傳遞兩種方式傳遞。針對不同的參數類型，選擇合適的傳遞方式至關重要，因為它將顯著影響程序的性能。

值傳遞

在值傳遞中，函數參數的副本傳遞給函數。更改該副本不會影響原始變量的值。雖然值傳遞提供了較高的安全性，但在傳遞大型對象時會產生開銷，因為需要創建和復制參數。以下代碼示例演示了值傳遞：

void foo(int num) {
  num++;  // 值傳遞副本，不會影響原始變量
}

int main() {
  int x = 5;
  foo(x);
  cout << x << endl; // 輸出5，沒有改變
}

登錄后復制

引用傳遞

在引用傳遞中，函數參數的引用傳遞給函數。這意味著函數接收原始變量的地址。對引用進行的更改將直接影響原始變量的值。引用傳遞可消除值傳遞的開銷，因為它不需要復制參數，但是它犧牲了靈活性，因為不允許修改引用指向的變量。以下代碼示例演示了引用傳遞：

void foo(int& num) {
  num++;  // 引用傳遞引用，更改原始變量
}

int main() {
  int x = 5;
  foo(x);
  cout << x << endl; // 輸出6，已改變
}

登錄后復制

選擇性傳遞方式

選擇最佳的傳遞方式取決于具體情況：

值傳遞：當需要保護原始變量免受函數修改時，或者當參數是小型值時。引用傳遞：當參數是大型對象或當函數需要修改原始變量時。

實戰案例

在以下示例中，我們比較了將數組作為值傳遞和引用傳遞給函數的情況下的程序性能：

#include <chrono>
#include <vector>

int sum_array_by_value(const std::vector<int>& arr) {
  int sum = 0;
  for (int i : arr) {
    sum += i;
  }
  return sum;
}

int sum_array_by_reference(std::vector<int>& arr) {
  int sum = 0;
  for (int& i : arr) {
    sum += i;
  }
  return sum;
}

int main() {
  std::vector<int> arr(1000000);
  for (int i = 0; i < arr.size(); i++) arr[i] = i;

  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  int sum1 = sum_array_by_value(arr);
  auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  int elapsed1 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start).count();

  start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  int sum2 = sum_array_by_reference(arr);
  end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  int elapsed2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start).count();

  std::cout << "Sum by value: " << elapsed1 << " ms" << std::endl;
  std::cout << "Sum by reference: " << elapsed2 << " ms" << std::endl;

  return 0;
}

登錄后復制

在執行此程序時，我們會觀察到使用引用傳遞明顯提高了性能，因為不需要復制大型數組。