结构体作为函数参数怎么传递值传递与引用传递性能比较-C++-PHP中文网

结构体作为函数参数怎么传递值传递与引用传递性能比较

P粉602998670

发布： 2025-07-14 08:38:02

原创

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值传递复制整个结构体，引用传递仅传递地址。1. 值传递适合结构体小或需副本的情况，但性能开销大；2. 引用传递避免复制，提升性能，适合大型结构体或需修改原结构体；3. const 引用传递结合性能与安全性，适用于只读结构体；4. 结构体含指针时需注意深拷贝问题；5. 现代编译器虽有优化，但应根据需求选择合适方式。

结构体作为函数参数怎么传递值传递与引用传递性能比较

结构体作为函数参数，传递方式的选择直接影响性能。值传递复制整个结构体，而引用传递只传递结构体的地址。

值传递和引用传递，结构体参数传递的性能考量。

结构体值传递的开销分析

值传递，顾名思义，会将整个结构体复制一份传递给函数。如果结构体很小，比如只包含几个 int 或 float 类型的成员，那么复制的开销可能微不足道。但如果结构体很大，比如包含大量的数组或者其他复杂的数据结构，那么复制的开销就会显著增加。

想象一下，你要给函数传递一个包含 1000 个 double 类型元素的结构体。每个 double 类型占用 8 个字节，那么整个结构体的大小就是 8000 字节。值传递意味着要复制 8000 字节的数据，这不仅会消耗 CPU 时间，还会占用额外的内存空间。

#include <iostream>
#include <chrono>

struct BigStruct {
    double data[1000];
};

void valuePass(BigStruct s) {
    // Do something with s
    s.data[0] = 1.0;
}

int main() {
    BigStruct myStruct;
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        valuePass(myStruct);
    }
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start);
    std::cout << "Value Pass Time: " << duration.count() << " microseconds" << std::endl;
    return 0;
}

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结构体引用传递的优势

引用传递，则避免了复制的开销。它只传递结构体的地址，函数可以直接通过地址访问原始的结构体。这意味着，无论结构体有多大，引用传递的开销都是固定的，只取决于地址的大小（通常是 4 字节或 8 字节）。

引用传递的优势在于，它可以显著提高性能，尤其是在处理大型结构体时。此外，引用传递还可以实现对原始结构体的修改。如果函数需要修改结构体的内容，那么引用传递是唯一的选择（除非使用指针）。

#include <iostream>
#include <chrono>

struct BigStruct {
    double data[1000];
};

void referencePass(BigStruct& s) {
    // Do something with s
    s.data[0] = 1.0;
}

int main() {
    BigStruct myStruct;
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        referencePass(myStruct);
    }
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start);
    std::cout << "Reference Pass Time: " << duration.count() << " microseconds" << std::endl;
    return 0;
}

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对比这两个例子，你会发现引用传递通常比值传递快得多，尤其是在结构体很大的情况下。

何时应该选择值传递？

尽管引用传递在性能上更有优势，但在某些情况下，值传递仍然是更好的选择。

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函数不需要修改结构体的内容： 如果函数只需要读取结构体的内容，而不需要修改它，那么值传递可以防止函数意外地修改原始结构体。这可以提高代码的安全性。
需要创建结构体的副本： 如果函数需要创建结构体的副本进行处理，那么值传递是最直接的方式。

例如，在实现一个纯函数时，我们通常希望避免副作用。这意味着函数不应该修改任何外部状态，包括作为参数传递的结构体。在这种情况下，值传递可以确保函数的行为是可预测的。

使用 const 引用传递

如果函数只需要读取结构体的内容，但又不想复制整个结构体，那么可以使用 const 引用传递。const 关键字可以防止函数修改原始结构体的内容。

void constReferencePass(const BigStruct& s) {
    // Do something with s, but don't modify it
    double value = s.data[0]; // OK
    // s.data[0] = 1.0; // Error: cannot modify a const object
}

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const 引用传递结合了引用传递的性能优势和值传递的安全性。它是一种常用的优化技巧。

结构体成员是指针的情况

如果结构体成员是指针，那么值传递和引用传递的行为会有所不同。

值传递： 复制结构体本身，包括指针的值。这意味着，原始结构体和副本中的指针指向同一块内存区域。如果函数修改了指针指向的内容，那么原始结构体和副本都会受到影响。
引用传递： 传递结构体的地址。函数可以直接通过地址访问原始结构体，包括指针及其指向的内容。

在这种情况下，需要特别小心，确保理解值传递和引用传递的语义。如果需要创建结构体的深拷贝，那么需要手动复制指针指向的内容。

编译器优化

现代编译器通常会对代码进行优化，包括函数参数传递。在某些情况下，编译器可能会将值传递优化为引用传递，或者将引用传递优化为值传递。

但是，不要过分依赖编译器的优化。最好还是根据实际情况选择合适的参数传递方式。

总结

结构体作为函数参数，传递方式的选择取决于具体的需求。如果结构体很大，并且函数不需要修改结构体的内容，那么 const 引用传递是最佳选择。如果函数需要修改结构体的内容，那么引用传递是唯一的选择。如果函数需要创建结构体的副本，那么值传递是最直接的方式。理解值传递和引用传递的语义，可以帮助你编写出更高效、更安全的代码。

以上就是结构体作为函数参数怎么传递值传递与引用传递性能比较的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！