有人可以解释在 C++ 中通过指针传递和通过引用传递的目的是什么吗？

Question

我只是不明白为什么要使用它们而不是变量。

例如，有人可以解释为什么这不起作用：

void swap(int x, int y) {
  int z = x;
  x = y;
  y = z;
}

int main() {
  int x, y;
  x = 5, y = 4;
  swap(x, y);
  cout << x << " " << y;
}

但这确实：

void swap(int *x, int *y) {
  int z = *x;
  *x = *y;
  *y = z;
}

int main() {
  int x, y;
  x = 5, y = 4;
  swap(&x, &y);
  cout << x << " " << y;
}

Answer 1

在您给您的第一个示例中，您通过值传递参数，这会在内存中创建变量的副本，并且函数对副本进行操作。这意味着 x 和 y 的原始值不会被修改，只有它们的副本会被修改。当函数结束时，副本被销毁，原始值保持不变。

在第二个示例中，您传入一个指针，该指针只是“指向”存储变量 x 和 y 的内存。当您取消引用（* 运算符）指针时，您可以像使用其他任何变量一样使用该变量，这意味着这样做：

*x = *y;

您实际上是将内存地址 x 处的变量设置为内存地址 y 处变量的值。与第一个代码 sn-p 不同，这会全局更改变量的值。

简而言之，按值传递会创建 x 的副本供您使用。函数完成后 x 被销毁，原始 x 变量保持不变。通过指针或引用传递意味着您传入 x 的存储位置，然后访问 x 变量。当函数结束时，x 仍然被修改。

它们为什么存在？
简而言之，将指针传递给大型对象很有用，因为创建具有大量内存占用的类或结构的副本真的很慢。

什么时候应该传值
当您只想要数据的副本而不修改原始数据时，通常是因为修改原始数据是不必要的或对应用程序有害。

什么时候应该通过引用传递
当你想修改函数内变量的原始值时。

什么时候应该使用指针？
当您想修改内存中的变量或为该内存地址分配一个全新的变量时。

Answer 2

我将分两部分回答这个问题。

首先，为什么这两对代码的行为不同。这很简单。当您调用函数并通过引用传递或使用指针时，该函数正在查看变量的内存位置，然后修改这些内存位置的内容。因此，当您对变量（或交换变量）进行更改时，该更改将在函数调用之外可见。

在第一组代码中，您传递给函数的 int 值实际上被复制到仅在函数内部定义的新临时变量中。所以该函数使用相同的数字，但是当它修改它们时，修改只针对那些复制的变量，而不是原始变量。

那么，为什么要通过引用传递。我通常在我的代码中通过引用传递的主要原因是它更快。如果你将一个大对象传递给一个函数，你不想复制所有的数据。 （当然，对于大多数代码而言，这种速度可能可以忽略不计，但节省时间并没有什么坏处。）您关心的另一个原因是，正如您在此处看到的那样，当您想要更改对象并进行这些更改时反映在函数之外。

另一方面，如果您想对对象进行更改但不影响原始对象，则不希望通过引用传递。例如，如果您有一个对向量执行 argsort 的函数，并且 argsort 的实现也对向量进行了排序。您不想实际修改向量，如果您通过引用传递它会这样做。但是，如果您通常将向量传递给函数，它只会将该向量复制到一个新的临时变量中并对该变量进行排序，而不会改变初始向量。

另外，请注意某些语言，例如 python（我认为是 Java）总是通过引用传递。