【C++学习】C++中按引用传递与按值传递的具体原理

C++中按引用传递与按值传递的具体原理

一、测试代码

void Test(int& a) 
{a = 10;
}void TestA(int a) {a = 5;
}int main()
{int a = 10;int* b = &a;int& c = a;a = 5;Test(a);TestA(a);*b = 3;c = 6;std::cout << a << std::endl;std::cin.get();
}

二、分析参数传递的区别

1.调用处反汇编

	Test(a);
00007FF7549F1FDB  lea         rcx,[a]  
00007FF7549F1FDF  call        Test (07FF7549F1465h)  TestA(a);
00007FF7549F1FE4  mov         ecx,dword ptr [a]  
00007FF7549F1FE7  call        TestA (07FF7549F146Ah)  

解读：可以看到按引用传递的话，是用lea指令将变量a的地址，放到rcx寄存器中，按值传递用mov指令，将变量a地址所在的值，放到ecx寄存器重。

2.被调用处反汇编

1.Test引用传递方式汇编代码如下（示例）：

void Test(int& a) 
{
00007FF7549F1960  mov         qword ptr [rsp+8],rcx  
00007FF7549F1965  push        rbp  
00007FF7549F1966  push        rdi  
00007FF7549F1967  sub         rsp,0E8h  
00007FF7549F196E  lea         rbp,[rsp+20h]  
00007FF7549F1973  lea         rcx,[__AEDBAAFC_Math@cpp (07FF754A03067h)]  
00007FF7549F197A  call        __CheckForDebuggerJustMyCode (07FF7549F13FCh)  a = 10;
00007FF7549F197F  mov         rax,qword ptr [a]  
00007FF7549F1986  mov         dword ptr [rax],0Ah  

---

可以看到**mov qword ptr [rsp+8],rcx **将rcx的值（调用处main函数中变量a的地址）放到rsp+8表示的地址内（即Test函数中的本地变量a中），此时本地变量Test函数a中的值，其实是一个地址（指向main函数中的变量a的地址）。后续a = 10的汇编，可以看到是由两条指令完成：
mov rax,qword ptr [a]
mov dword ptr [rax],0Ah
可以看到完全将对本地变量a的操作当成指针来操作了，先取a地址内的值（main函数中a地址）复制到rax寄存器中，然后将0Ah(数值10）复制到rax值表示的地址（即main函数a地址）中。

2.TestA函数按值传递汇编如下：

00007FF7549F1A10  mov         dword ptr [rsp+8],ecx  
00007FF7549F1A14  push        rbp  
00007FF7549F1A15  push        rdi  
00007FF7549F1A16  sub         rsp,0E8h  
00007FF7549F1A1D  lea         rbp,[rsp+20h]  
00007FF7549F1A22  lea         rcx,[__AEDBAAFC_Math@cpp (07FF754A03067h)]  
00007FF7549F1A29  call        __CheckForDebuggerJustMyCode (07FF7549F13FCh)  a = 5;
00007FF7549F1A2E  mov         dword ptr [a],5 

同样的，mov dword ptr [rsp+8],ecx可以看到将ecx寄存器中值放到rsp+8表示的地址内（即TestA函数中的本地变量a中）
最后a =10;的汇编与上面完全不同，只有一条mov指令，将数值5直接复制到本地变量a表示的地址。

总结

可以看出C++中按引用传递，与按值传递，编译器给生成两种不同的指令。按引用传递，传递的是变量的地址，有点类似指针传递（但是指针传递，需要新建指针变量，以按值的方式传递指针值，相当于间接引用），按引用传递比按指针传递更加简化了。

最后可以看看，引用变量相关的汇编，也可以看出引用其实内部都是按地址处理的。

	int* b = &a;
00007FF7549F1FC4  lea         rax,[a]  
00007FF7549F1FC8  mov         qword ptr [b],rax  int& c = a;
00007FF7549F1FCC  lea         rax,[a]  
00007FF7549F1FD0  mov         qword ptr [c],rax  

	*b = 3;
00007FF7549F1FEC  mov         rax,qword ptr [b]  
00007FF7549F1FF0  mov         dword ptr [rax],3  c = 6;
00007FF7549F1FF6  mov         rax,qword ptr [c]  
00007FF7549F1FFA  mov         dword ptr [rax],6