本节书摘来自异步社区出版社《C++面向对象高效编程（第2版）》一书中的第3章，第3.12节，作者： 【美】Kayshav Dattatri，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。
3.12 参数传递模式——客户的角度
C++面向对象高效编程（第2版）
在设计类的接口时，要声明类的成员函数，并指定它们的参数。类的客户调用成员函数时，提供实参（如果有的话）。
每种方法都应清楚地指明参数的传递模式，参数可以按值、按引用或按指针传递。与const联合使用，参数会更加安全可靠。函数的原型用于向客户传达这些信息。
每个参数的传递模式都给客户传达特定的含义。再者，有时还需遵循一些经长时间验证确实行之有效的规则。因此，为参数选择合适的类型非常重要。在接下来的内容中，我们将介绍参数传递的不同样式和它们的含义。
注意：
在接下来的示例中，术语主调函数（caller）指的是g()函数（或者main程序），它调用另一个函数f()。在这种情况下，f()就是被调函数（calle e），即g()所调用的函数。换言之，主调函数是发起转移控制权的函数，被调函数是接受控制权的函数。
在以下所列例子中，将使用T类和X类，以及X类的成员函数f()。无需考虑T类和X类中所具体包含的内容。
（1）void X::f(T arg) // 第一例，按值传递（pass by value）。
被调函数可以对arg（原始对象的副本）进行读取和写入。在f()内改动arg不会影响f()的主调函数，因为主调函数已提供原始对象的副本。这也许是参数传递最佳和最安全的模式，主调函数和被调函数互相保护。但是，这种模式也存在缺点：要调用复制构造函数复制原始对象，再将原始对象的副本传递给f()，而且在退出f()时，通常还必须通过arg调用析构函数。必须记住，每次调用构造函数后，迟早都要调用析构函数销毁对象。构造函数和析构函数的开销很大。再者，有时复制对象操作仅限于特权客户或被完全禁止。在这种情况下，就不能使用按值传递，用按引用传递参数会更好。另外，复制大型对象非常耗时，此时，按值传递参数通常不是首选的方案。f()不应该在对象（该对象调用f()）的数据成员中储存arg的地址（使用this指针），因为一旦退出函数，arg即被销毁。
（2）void X::f(const T arg) // 第二例，按值传递。
该例和上例非常相似，仍然是按值传递，且它有普通按值传递所有的优缺点。但是，在该例中，被调函数只能对arg进行读取，不能写入，因为arg被声明为const对象。通常，主调函数对这样的参数传递样式都视而不见。实际上，主调函数并不关心被调函数如何操作它的副本。因为那只是个副本，并不是真正的对象。const仅是被调函数对原始对象副本施加的额外限制。
（3）void X::f(T& arg) // 第一例，按引用传递（pass by reference）。
除非有其他的说明，否则，该例意味着被调函数可对arg进行读出和写入。换言之，arg是一个输入输出形参（in-out parameter）。被调函数可以修改真正的对象，也就是说，f()可以在需要时从arg中读取输入形参，然后再将结果写回arg中。如果确实打算这样操作，要在注释中清楚地说明。注意，arg属于主调函数，f()不会销毁它。
另一方面，我们可能打算把arg作为只输出形参（out-only parameter）使用（即被调函数可将结果值写入arg中，但不能从中读取值）。编译器无法强制执行这个规则。通常，在这种情况下，arg是一个未初始化的对象，仅用于返回值（只是一个输出形参）。主调函数创建一个空对象（可能使用默认构造函数），并将其传递给f()，f()把返回值写入arg中。需要更详细的文档才能清楚地说明该意图。如果打算把arg作为输出形参使用，那么，最好让这样的函数都遵循一种不同的命名约定（如函数名前缀Copy）。在主调函数已选定储存格式，被调函数只负责填充原始对象的情况下，使用引用作为输出形参是不错的方案。通常这种情况要用到继承层次，我们将在后续章节中介绍。记住，arg属于主调函数。按引用传递参数保证了参数是活的对象，它不像空指针那样。这也保证了引用的对象在f()调用的生存期内一直存在。不要在真正需要使用对象的地方，使用指向T的指针。
警告：
通常认为，无论何时传递引用参数，被调函数都不应该保存arg的地址。因为在退出函数后，无法保证arg还存在。（3）说明，f()应假设arg的生存期受限于f()的作用域内。想象一下，如果f()将arg的地址保存在它的对象（该对象调用f()）的一个数据成员中，稍后试图通过已保存的地址使用arg。在此之前，arg可能已经在主调函数的作用域内被销毁了。主调函数不会保证arg的生存期！进行任何类似的操作一定会导致程序崩溃（或引起无法预料的行为和难以追踪的潜在程序错误）。以上的分析并不是说f()不应该获取arg的地址，获取地址没错，我们在赋值操作符中就要获取地址。但是，不要在任何数据成员中保存该地址。
线程安全
在多线程环境中，主调函数必须保证arg在f()函数的整个生存期内都存在。如果某线程调用一个带引用形参的函数，在f()调用完成之前，如果其他的线程被调度执行，且该进程销毁了传递给f()的对象，情况会变得非常糟糕。调试这样的代码简直是一场噩梦。
hand 绝不要对只输入形参（in-only parameter）使用按引用传递（无const限定符）模式。
（4）void X::f(const T& arg) // 第二例，按引用传递。
此例优于（3），被调函数对arg只能读取不能写入。因为arg是对const对象的引用，它是一个只输入形参（in-only parameter）。在传递大型对象时，此传递样式为高效之道，强烈推荐使用。在按值传递不可用时，尽可能地使用该样式。和（3）一样，该例也意味着被调函数不能储存arg的地址，因为无法保证arg在函数返回后仍存在。在（3）和（4）中，f()函数可能也想制作一份arg的副本，但主调函数不允许这样做。要在文档中清楚地说明主调函数的意图。
（5）void X::f(T* argp) // 第一例，按指针传递。
C程序员钟爱指针。大多数时候，他们在C中使用指针合情合理，因为C并没有引用的概念。然而，在C++中，如果不能清楚地理解指针的意图，会让情况变得很糟。无论何时，使用指针的好处是：可以用一个特别的值—— 0（也称为NULL），区别合法指针和非法指针。引用无此特点，无法区别合法引用和非法引用。实际上，正确使用引用时，绝不会出现对不存在对象的引用。
这种情况有些含糊不清，而且有潜在的不安全隐患。如果被调函数仅对argp所指向的对象写入，那么，它只是一个输出形参，argp的名称前应缀有out。甚至，如果此函数也能遵循不同的命名约定会更好（例如，函数名前缀Copy）。主调函数必须把可修改对象的地址传递给f()。传递NULL指针非常容易（有意或无意地）。这意味着，被调函数不能假定argp所指向对象存在。指针argp本身按值传递，这表明f()既不能创建新对象也不能储存argp中的地址，这样，主调函数才能检索到该地址。如果确实希望让f()改变argp所持的地址，应传递对argp指针的引用1。argp也可以被当做输入输出形参，在这种情况下，被调函数能读取argp所指向的对象，还能为其填入返回值。如果传入的是一个空指针就不能这样做。
如果确实想使用这种模式，最好是让argp带默认值0，如果将接口改变为：
void X::f(T* argp = 0)
就相当于明确地告知客户，即使将零指针（zero point）传递给这个函数，也不会引起任何无法预料的行为。
1该声明应该是f(T* & argp)。如果你对此感兴趣，确定自己能理解这样的语法和如此复杂声明的含义。
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