本人是一個(gè) java 選手，用 java 的思想來理解 c++ 中的函數(shù)，還是有點(diǎn)別扭，所以本文先聊聊 c 和 java 很不一樣的點(diǎn)，再來講講 c++ 中的函數(shù)

c 和 java 最不一樣的點(diǎn)有兩個(gè)，下面總結(jié)下二者在這方面的區(qū)別：

• 內(nèi)存回收時(shí)機(jī)
• 內(nèi)存回收機(jī)制

內(nèi)存回收時(shí)機(jī)及機(jī)制

c 的內(nèi)存一般分成三個(gè)邏輯區(qū)域：

• 棧內(nèi)存
• 堆內(nèi)存
• 靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)

棧內(nèi)存，就是各種臨時(shí)變量，大部分的對(duì)象都屬于棧內(nèi)存對(duì)象，對(duì)于這種對(duì)象，c 比較火急火燎，屬于有仇當(dāng)場(chǎng)就報(bào)的那種，一旦過了此對(duì)象的作用域，其就會(huì)被回收

 {
    int num = 1;
 }

例如，上面的 num 變量，它的作用域就在那個(gè)花括號(hào)中，一旦方法執(zhí)行超過了花括號(hào)，那么 num 變量就算走到頭了，它就會(huì)被回收，所以說 c 是有仇當(dāng)場(chǎng)就報(bào)了，不會(huì)像 java 那樣

堆內(nèi)存，簡(jiǎn)單來說就是通過 new 或者 malloc 申請(qǐng)的的內(nèi)存，對(duì)于 c 開發(fā)者來說，主要管理這一塊的內(nèi)存。c 對(duì)這一塊的內(nèi)存，完全不管，完全由開發(fā)者自己管理，如果管理不善，比如忘記釋放內(nèi)存了，那么就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露，有時(shí)釋放了內(nèi)存，但指針沒有置空，還會(huì)造成野指針的問題，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致程序崩潰。

靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，也分兩種情況，如果是局部靜態(tài)變量，它的生命周期是從程序第一次執(zhí)行到它，到最后整個(gè)程序執(zhí)行完畢，它才會(huì)被釋放。

如果它是一個(gè)類靜態(tài)變量，那么此靜態(tài)變量，會(huì)隨著這個(gè)類的第一個(gè)obj生成時(shí)開始，到整個(gè)程序執(zhí)行完畢時(shí)，它才會(huì)被釋放。

{
  int* ptr = new int;
}

說到這里，可能會(huì)有人有疑問了，上述代碼中的 ptr 是一個(gè)局部變量，在棧中，它指向了一個(gè)堆內(nèi)存，當(dāng) ptr 過了它的作用域時(shí)，它會(huì)被回收，此時(shí)還需要通過 delete 來釋放 new 申請(qǐng)的內(nèi)存嗎？

答案是：必需要 delete。記住，ptr 自己是一個(gè)棧變量，它會(huì)被 c 回收，但它所指向的堆內(nèi)存是不會(huì)被回收的，堆內(nèi)存只能程序員自己手動(dòng)回收。

這個(gè)邏輯就和 java 的很不一樣了，如果有看過相關(guān)虛擬機(jī)的書，就知道 java 的內(nèi)存回收原理是 引用計(jì)數(shù)法 或者 根結(jié)點(diǎn)引用法。這個(gè)方法的主要用處就是來判斷堆中的變量要不要回收。java 中的內(nèi)存回收，絕不只是回收棧中的變量，它連同棧中所指向的堆變量一并回收。這也是 java 比 c 方便的一點(diǎn)，不需要程序員自己處理內(nèi)存，但這也并不是說 java 就沒有內(nèi)存問題了。

方法執(zhí)行邏輯

int fun(int x) {
    ...
}
int a = 10;
int b = fun(a);

首先，c 中的方法執(zhí)行，它是按傳值來進(jìn)行的，它是什么意思呢？比如說，上面的函數(shù)。它有一個(gè)形參 x，和一個(gè) int 型的返回值。當(dāng)調(diào)用 fun 函數(shù)時(shí)

• 先生成一個(gè)臨時(shí)變量 x，用 a 給 x 賦值，相當(dāng)于 x = a，賦值之后， x 等于10
• 最后返回時(shí)，也會(huì)生成一個(gè)臨時(shí)變量 int temp，最后再用 temp 給 b賦值

所以，在函數(shù)執(zhí)行的時(shí)候，會(huì)有這些問題產(chǎn)生：

• 多次進(jìn)行無(wú)用復(fù)制，比如 x，比如返回值 temp，例中只是 int 值，如果是一個(gè)大的數(shù)據(jù)或者是其它復(fù)雜數(shù)據(jù)，那么復(fù)制的代碼也太大了，臨時(shí)變量一會(huì)就被回收，但它卻要在一段時(shí)間內(nèi)占用大量?jī)?nèi)存，也會(huì)影響效率
• 由于是按值傳遞，函數(shù)中真正操作的是 x，并不是 a，如果這是一個(gè)交換兩個(gè)數(shù)的函數(shù)，執(zhí)行完一看，尷尬了，兩個(gè)數(shù)并沒有交換，因?yàn)楹瘮?shù)操作的不是它們，而是它們的復(fù)制品

理解了這個(gè)邏輯就知道了，一般而言，如果涉及到大的復(fù)雜的變量，一般是通過指針或者引用來作為函數(shù)的參數(shù)或者返回值，這樣即使是復(fù)制，也只是復(fù)制了一個(gè)小小的指針或者引用。指針在 c 中，32位機(jī)器里4個(gè)字節(jié)，64位機(jī)器里，8個(gè)字節(jié)而已，簡(jiǎn)單得很。引用則更簡(jiǎn)單了，只是聲明了一個(gè)別名而已。

但即使用了引用或者指針，就萬(wàn)事大吉了嗎？不是的，它們還有別的限制

指針或引用形參或返回值

指針和引用作形參，一般而言，沒啥問題，不過，如果函數(shù)對(duì)傳入?yún)?shù)不作修改的話，為了安全起見，可以使用const 引用或 const指針

指針和引用在這里還有一個(gè)小區(qū)別，那就是，c++ 中，如果是數(shù)組，則必是用指針，因?yàn)閿?shù)組名就是數(shù)組第一個(gè)元素的指針

{
  int* ptr;
  int array[10];
  ptr = array;
}

按上述代碼，則 *(ptr + 1) == array[1] ，這兩個(gè)是一樣的。
但是，數(shù)組只能用指針來表示，不能用引用來表示，大家可以想想，從來沒有用引用表示過數(shù)組

引用是什么呢，引用是一個(gè)變量的別名，它在一申明的時(shí)候就要被初始化。

c++中，到底何時(shí)使用按值傳遞，何時(shí)使用指針和引用呢？

• 如果數(shù)據(jù)對(duì)象很小，如內(nèi)置類型，則可以按值傳遞
• 如果數(shù)據(jù)對(duì)象是數(shù)組，則只能使用指針
• 如果數(shù)據(jù)是較大的結(jié)構(gòu)，則使用指針或引用
• 如果數(shù)據(jù)對(duì)象是類對(duì)象，則使用const引用，傳遞類對(duì)象參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方式是按引用傳遞，這是 c++ 所推薦的，而不是指針，當(dāng)然，指針也可以。
• 如果數(shù)據(jù)對(duì)象還未被初始化，方法是用于初始化對(duì)象的，則是傳遞指針的指針

針對(duì)最后一點(diǎn)，大家可以自行想想，畫畫圖，想想這是為什么

講了這么多，貌似還是沒有講到指針或引用作為返回值，如果是指針和引用作用返回值，則需要看情況，如果處理不當(dāng)，程序崩潰

int* fun() {
  int a;
  int* ptr = &a;
  return ptr;
}

如上例，a 是臨時(shí)變量，返回的 ptr 是指向 a，函數(shù)執(zhí)行完，a被回收，返回值豈不是指向了一個(gè)空的內(nèi)存空間。這么做肯定是不行的。

那么，如果 修改下，int* ptr = new int ，這樣做程序是不會(huì)崩潰了，因?yàn)?ptr指向的是堆內(nèi)存，系統(tǒng)不會(huì)回收，程序員要記得自己回收即可。

同理，如果返回的是引用，則更加不能將引用指向一個(gè)臨時(shí)變量了，因?yàn)橐眉词莿e名，它的正主都已經(jīng)被回收了，這個(gè)別名還能有什么用？

萬(wàn)惡的復(fù)制

其實(shí) c++ 中的函數(shù)之所以這么麻煩，個(gè)人認(rèn)為，和c中的復(fù)制邏輯有很大的關(guān)系。java中怎么不見這么費(fèi)事呢，調(diào)用函數(shù)，參數(shù)直接傳對(duì)象名就行了，因?yàn)閖ava中的對(duì)象名，本質(zhì)上也是指針。。。復(fù)制了，也就是復(fù)制個(gè)指針罷了

c++中，如果一個(gè)對(duì)象中既包含基礎(chǔ)類型數(shù)據(jù)，也包含指針數(shù)據(jù)，那么這個(gè)類一定要重寫復(fù)制函數(shù)。因?yàn)?，如果類不寫?fù)制函數(shù)，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)給類添加一個(gè)復(fù)制函數(shù)，但添加的默認(rèn)復(fù)制函數(shù)，它會(huì)有一個(gè)問題，基礎(chǔ)類型數(shù)據(jù)或者說非指針類型數(shù)據(jù)，都會(huì)給copy一份，但唯獨(dú)指針數(shù)據(jù)，它只是重新構(gòu)造一個(gè)指針，將指針也指向同一塊內(nèi)存區(qū)域。如果有兩個(gè)對(duì)象，a 和 b，a是通過 b 復(fù)制得來的，那么 a 中的指針和 b 中的指針?biāo)赶虻膮^(qū)域是同一塊區(qū)域，如果 b中回收了指針?biāo)傅膬?nèi)存，則a 中的指針就變成了一個(gè)野指針，一旦使用野指針，程序崩潰沒跑了。。。所以必須要重寫復(fù)制函數(shù)

必須要重寫復(fù)制函數(shù)了，但函數(shù)中參數(shù)還是按值傳遞呀，復(fù)制一次，還可能會(huì)復(fù)制堆內(nèi)存變量，復(fù)制效率太低了，就不得不用指針或者引用了。

使用指針或引用，唯一需要注意一點(diǎn)，它們所指向的東西是不是臨時(shí)的，會(huì)不會(huì)被立馬回收