引用和指针哪个更快？

Question

据我所知，引用是变量的另一个名称，而指针则是自己的变量。指针占用空间。人们经常说“使用引用或指针”，但他们并没有说明哪个更好。如果引用不占用自己的内存，则在这方面引用胜出。我不知道编译器是否区分引用和普通变量。如果您对引用进行操作，它是否会编译为与普通变量相同的代码？

- user4298783

---

就性能而言，可能没有太大问题（在您的平台上运行一些测量来检查）。我认为更重要的是澄清您想要的语义 - 请记住，指针可以为NULL，因此可以说是可选的。 - Niall

参考文献就像是伪装成指针的东西，唯一的性能优势可以通过编译器对它们做出的一些额外假设来实现（它们不能合法地被重新指向，也不能为NULL）。 - Matteo Italia

相反地，即使指针参数被设计为可选，用户可能仍然害怕传递NULL指针。 - user2486888

Answer 1

在内部，引用也是通过指针实现的。因此，很难说哪种更快，指针还是引用。

使用这两种方式的区别在于应用场景。

例如，您想将参数按引用传递给函数。

void func(int& a)    case_1
{
  //No need to check for NULL reference...
}
void func(int* a)    case_2
{
  //Need o check if pointer is not NULL
}

在case_2中，您需要在引用指针之前明确检查指针是否为NULL，而对于引用则不需要这样做，因为引用已初始化为某个值。

假设您以文明的方式玩游戏，即：

您不会像这样做：

int*p = NULL;
int &a = *p;

- ravi

---

第一部分是绝对正确的。然而，在实践中，许多NULL检查是不必要的。只需在函数注释中记录您期望非NULL指针，并让空页崩溃程序，如果未满足该前提条件。 - cmaster - reinstate monica

在实践中，由于错误的指针访问，您会遇到许多分段错误。 - ravi

@cmaster：希望你能避免那些明确传递NULL的人，认为该参数是可选的。 - Matteo Italia

Answer 2

以下是我的两个测试程序：

参考资料：

int i = 0;
int& r = i;
++r;
int j = 0;
++j;

指针：

int i = 0;
int* r = &i;
++(*r);
int j = 0;
++j;

我的编译器为两者生成了完全相同的汇编代码。

movl    $0, -16(%rbp)   #, i
leaq    -16(%rbp), %rax #, tmp87
movq    %rax, -8(%rbp)  # tmp87, r
movq    -8(%rbp), %rax  # r, tmp88
movl    (%rax), %eax    # *r_1, D.31036
leal    1(%rax), %edx   #, D.31036
movq    -8(%rbp), %rax  # r, tmp89
movl    %edx, (%rax)    # D.31036, *r_1
movl    $0, -12(%rbp)   #, j
addl    $1, -12(%rbp)   #, j
movl    $0, %eax    #, D.31036

- user4298783

---

你能否使用像 -O3 或 -O2 这样的优化标志转储汇编代码，然后再进行比较？ - manav m-n

更好的转储使用-Os，它产生最易读的汇编代码。 - cmaster - reinstate monica

我不想这样做，因为它会优化整个代码，这并没有什么帮助。 - user4298783

所有从堆栈中来回跳转的内容似乎表明您使用禁用优化编译此代码，因此这并没有任何意义。如果您想要避免编译器将整个代码删除，请在最后将结果分配给一个“volatile”变量。 - Matteo Italia

@Matteo 对我没用。我把所有变量都设为易失性，但它仍然优化掉了所有内容。 - user4298783

使用一个全局的易失变量来存储结果，其他变量保持正常。另外，我通常会将每个情况放在一个函数中返回结果，并使用-c进行编译（除了-S -O3）。 - Matteo Italia

Answer 3

他们是相同的，引用只是一种语言机制，是一个不能为null的指针。不同之处仅在于编译阶段，在那里如果您尝试执行非法操作，将会收到投诉。

- mukunda

---

实际上，它们可以为NULL，尽管语言标准在创建NULL引用时称其为未定义行为。其效果与NULL指针相同。只是调试更难，因为许多人会认为引用不能为NULL，并因此不理解他们代码中正在发生的事情。 - cmaster - reinstate monica

它们可能是，但代码始终可以假设它们不是。 - mukunda

你可以对指针使用相同的假设，带来相同的后果。 - cmaster - reinstate monica

总会有奇怪的错误，但在一个工作设计中，引用始终是有效的，指针可能为空。 - mukunda