C++学习笔记(二)——交换函数(swap)


这次我们要透过一个简单的函数swap深入理解函数传参的本质以及在C++中如何选择传参方式。

先来看第一段程序:

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

通过main函数的调用,我们发现x,y并未实现交换:

int main()
{
    int x = 1;
    int y = 37;

    swap(x, y);

    cout << x << ":" << y << endl;
    return 0;
}

原因是整形x和y在函数swap内为按值传递,按值传递时,函数不会访问当前调用的实参。函数处理的值是它本地的拷贝,这些拷贝被存储在运行栈中,因此改变这些值不会影响实参的值。一旦函数结束了,函数的活动记录将从栈中弹出,这些局部值也就消失了。

在按值传递的情况下,实参的内容没有被改变。这意味着程序员在函数调用时无需保存和恢复实参的值。如果没有按值传递机制,那么每个没有被声明为const 的参数就可能会随每次函数调用而被改变。按值传递的危害最小,需要用户做的工作也最少。毫无疑问,按值传递是参数传递合理的缺省机制。

另外,如果作为实参的变量是一个大型类的对象,分配并拷贝到栈中的时间和空间开销往往过大。

要实现swap函数的效果,我们应如何处理呢?第一个可行的做法是将形参声明成指针:

void pswap(int *x, int *y) {
    int temp = *y;
    *y = *x;
    *x = temp;
}

 

在pswap函数中,由于传递的是两个变量的内存地址(指针)使得我们可以直接操作对应的值。实际上这里还是存在按值传递的问题,只是由原先的整形传递变成了指针传递。我们可以修改指针指向的内存却依然无法修改指针本身。第二个可行的做法是想形参声明为指针的引用:

void prswap(int *&x, int *&y) {
    int temp = *y;
    *y = *x;
    *x = temp;
}

void prswap(int *&x, int *&y) {
    int *temp = y;
    y = x;
    x = temp;
}

 

请注意,同一个函数原型下我提供了两种函数定义。可无论哪一种,在实参传递的阶段都不会发生按值传递的问题。那么两种定义到底哪一种更满足我们需求:

(1)交换内存中的值

(2)交换指针地址

如果单独考虑本文的需求,第一种方法更满足。但是,如果我们需要交换的是一个大型类对象,第二种的效率则更高。

总结:内存管理是C++学习的一个难点,初学者往往不容易掌握。但越是如此就越能体现一个开发者的语言内功。

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