关于指针与引用传递的效率问题
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
#include
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
#include
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
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 $0x0,%eax
}
819: 48 8b 55 f8 mov -0x8(%rbp),%rdx
81d: 64 48 33 14 25 28 00 xor %fs:0x28,%rdx
824: 00 00
826: 74 05 je 82d
828: e8 43 fe ff ff callq 670 <__stack_chk_fail@plt>
82d: c9 leaveq
82e: c3 retq
初步结论
我们通过编译与反汇编可以看到
不论指针还是引用，所有汇编代码除了t1,t2地址的不同，可以说没有任何区别
故引用其实就是指针，不过是c++帮你解引用(加了*号)并进行了一定的语法限制
以上汇编中或许有一些我没注意到的细节，欢迎各位大佬在评论区指出
完善DEMO
#include
#include
void t1(int &b)
{
++b;
return;
}
void t2(int *c)
{
++*c;
return;
}
int main(int argc,char **argv)
{
int a = 100;
long b = 10000000000;
bool ptr = false;
if(argc > 1 && strstr(argv[1],"p")) ptr = true;
if(!ptr) while(--b) t1(a);
else while(--b) t2(&a);
return 0;
}
比对运行效率
考虑到环境因素带来的不确定性，比如cpu降频，其它进程抢占cpu等
故我此处运行了多次，其中带有参数p的是使用的指针，不带有任何参数的是使用的引用
kbin@kbin-virtual-machine:~/test$ 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
可以看到指针甚至在效率上高于引用
当然这是由于误差导致的...
最终结论
指针与引用在运行效率上是不分伯仲的
喜欢用指针还是引用完全凭借个人喜好
指针在使用的灵活度上具有很高的优势，但如果使用过程中不注意细节，就会存在安全隐患
引用由于受到c++语法的限制，牺牲了一定的灵活性，但却大大提高了使用过程中的安全性
至于网络上说引用更具有运行效率，或许是因为指针在使用前一般会去判断非NULL吧...
posted on
2023-08-30 20:06
书生执笔画浮沉
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