C++结构体函数参数值传递引用传递对比

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发布时间：2025-09-09 09:19:01

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原创

结构体作为函数参数时，优先选择引用传递以提升效率，尤其是const引用传递，在保证高性能的同时防止意外修改，适用于大多数读取场景；值传递仅在结构体极小或需独立副本时适用。

c++结构体函数参数值传递引用传递对比

在C++中，将结构体作为函数参数传递时，核心的选择在于效率与数据安全性。简单来说，值传递会创建结构体的一个完整副本，这对于大型结构体来说开销不小，但能保证原数据不被修改；而引用传递则是直接操作原数据，效率更高，但需要警惕意外修改，通常会结合

const

关键字来兼顾性能与安全。

解决方案

当我们把一个结构体传递给函数时，主要有两种策略：值传递（pass-by-value）和引用传递（pass-by-reference）。这两种方式各有其适用场景和优劣，理解它们背后的机制，是写出高效、健壮C++代码的关键。

值传递（Pass-by-Value）

当你通过值传递一个结构体时，函数会接收到该结构体的一个全新副本。这意味着函数内部对这个副本的任何修改，都不会影响到原始的结构体。

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#include 
#include 

struct UserProfile {
    std::string name;
    int age;
    // 假设这里还有很多其他成员...
    std::string email;
    std::string address;
    // ...
};

void printUserProfileByValue(UserProfile profile) {
    std::cout << "值传递 - 姓名: " << profile.name << ", 年龄: " << profile.age << std::endl;
    // 尝试修改副本
    profile.age = 30; // 这只会修改函数内部的副本
    std::cout << "值传递 - 修改后副本年龄: " << profile.age << std::endl;
}

// int main() {
//     UserProfile user = {"张三", 25, "zhangsan@example.com", "北京"};
//     printUserProfileByValue(user);
//     std::cout << "原始用户年龄: " << user.age << std::endl; // 仍然是25
//     return 0;
// }

优点：

数据隔离： 函数内部的操作不会影响到原始结构体，提供了很好的封装性。
安全性： 如果你不想让函数修改原始数据，值传递是默认安全的。

缺点：

性能开销： 最大的问题。当结构体包含大量数据成员，或者成员本身就是复杂对象（如
```
std::string
```
），复制整个结构体的开销会非常大，包括内存分配和数据拷贝，这会显著影响程序性能。

引用传递（Pass-by-Reference）

引用传递则不同，它不会创建结构体的副本，而是直接传递原始结构体的“别名”或“引用”。函数内部通过这个引用直接操作原始数据。

#include 
#include 

struct UserProfile {
    std::string name;
    int age;
    std::string email;
    std::string address;
};

void printUserProfileByReference(UserProfile& profile) { // 注意这里的 '&'
    std::cout << "引用传递 - 姓名: " << profile.name << ", 年龄: " << profile.age << std::endl;
    // 尝试修改原始数据
    profile.age = 30; // 这会修改原始的user结构体
    std::cout << "引用传递 - 修改后原始年龄: " << profile.age << std::endl;
}

// int main() {
//     UserProfile user = {"李四", 28, "lisi@example.com", "上海"};
//     printUserProfileByReference(user);
//     std::cout << "原始用户年龄: " << user.age << std::endl; // 变成了30
//     return 0;
// }

优点：

性能高效： 没有数据拷贝，只传递了一个地址（指针大小），因此开销极小，尤其适合大型结构体。
允许修改： 函数可以修改原始结构体的数据，这在某些场景下是必需的（例如，填充或更新结构体成员）。

缺点：

潜在风险： 如果不小心，函数可能会无意中修改了原始数据，导致难以调试的副作用。

const

引用传递（Pass-by-
const
Reference）

这是我个人在C++编程中最常用、也最推荐的一种方式，尤其是在函数不需要修改结构体内容时。它结合了引用传递的效率和值传递的安全性。

#include 
#include 

struct UserProfile {
    std::string name;
    int age;
    std::string email;
    std::string address;
};

void printUserProfileByConstReference(const UserProfile& profile) { // 注意这里的 'const &'
    std::cout << "const引用传递 - 姓名: " << profile.name << ", 年龄: " << profile.age << std::endl;
    // profile.age = 30; // 编译错误！不能修改const引用指向的对象
}

int main() {
    UserProfile user = {"王五", 22, "wangwu@example.com", "广州"};
    printUserProfileByConstReference(user);
    std::cout << "原始用户年龄: " << user.age << std::endl; // 仍然是22
    return 0;
}

优点：

高效： 同引用传递，没有数据拷贝。
安全：
```
const
```
关键字保证了函数内部不会修改原始结构体，编译器会强制执行这一规则。
通用性： 可以接受非
```
const
```
和
```
const
```
对象作为参数。

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小且简单（POD类型或几个基本类型成员）的结构体： 值传递可能是一个不错的选择，因为复制成本极低，代码意图明确。
大型结构体或需要修改原始结构体： 引用传递。
大型结构体且不需要修改原始结构体（最常见）：
```
const
```
引用传递。这是我最推荐的默认做法。

C++中，何时应优先选择引用传递而非值传递？

在我看来，选择引用传递而非值传递，主要是出于性能优化和函数功能需求两方面的考量。

首先，最直观的原因就是性能。当你的结构体（或者类）体积较大时，比如它内部包含多个

std::string

、

std::vector

或其他自定义的复杂对象，甚至是数组，值传递就会导致整个结构体内容的深拷贝。试想一下，一个包含几十个字段的用户数据结构，或者一个图像处理中的像素矩阵结构，每次函数调用都复制一份，那性能开销是巨大的，内存使用也会飙升。这种情况下，引用传递就显得尤为重要，因为它仅仅传递了一个指向原始数据的地址，开销极小，几乎可以忽略不计。这对于那些在性能敏感的场景下，或者频繁调用的函数来说，是必须的。

其次，是函数功能需求。如果你的函数设计目的就是为了修改传入的结构体对象，那么引用传递是唯一的选择。例如，你可能有一个函数叫做

updateUserProfile

，它需要接收一个

UserProfile

结构体，并根据新的数据更新其中的字段。如果用值传递，你修改的只是一个副本，原始的

UserProfile

对象并不会被改变，这显然不符合函数的设计意图。当然，你也可以选择在函数内部创建并返回一个新的结构体，但这又回到了值传递的性能问题，而且语义上可能不如直接修改原对象清晰。

此外，避免不必要的拷贝构造函数和赋值运算符调用也是一个考虑点。当一个结构体被值传递时，它的拷贝构造函数会被调用；当它从函数返回时，如果不是RVO/NRVO优化，也可能涉及拷贝。对于一些资源管理型的结构体（比如包含文件句柄、网络连接等），不当的拷贝行为可能导致资源泄漏或双重释放等严重问题。引用传递则完全绕过了这些问题，因为它根本不涉及对象的拷贝。

我个人在实践中，几乎总是优先考虑引用传递，尤其是

const

引用传递。只有当结构体非常小，比如只包含两个

int

或

float

，并且我明确知道我需要一个独立的副本时，我才会考虑值传递。这种“小”的定义其实有点模糊，但通常是指那些POD（Plain Old Data）类型或者等效于几个基本类型的结构。

使用

const

引用传递结构体有哪些具体优势和适用场景？

const

引用传递结构体，在我看来，是C++中处理函数参数的一种“黄金标准”，它巧妙地结合了效率与安全。它的优势非常具体，适用场景也极其广泛。

具体优势：

性能与效率的保证： 这是最核心的优势。就像前面提到的，
```
const
```
引用传递避免了整个结构体的拷贝。对于大型结构体，这意味着节省了大量的CPU时间（用于复制数据）和内存带宽。你传递的仅仅是一个指针大小的引用，无论结构体有多大，这个开销都是恒定的，并且非常小。
数据安全性与不变性：
```
const
```
关键字在这里起到了关键作用。它向编译器承诺，也向代码阅读者声明，函数不会修改传入的结构体对象。如果函数内部尝试修改
```
const
```
引用指向的对象，编译器会立即报错。这极大地提高了代码的健壮性，减少了意外副作用的可能性，也使得调试变得更容易，因为你可以确信原始数据在函数调用后仍然保持原样。
更清晰的函数接口： 当你在函数签名中使用
```
const UserProfile&
```
时，这本身就是一种文档。它明确告诉调用者和未来的维护者：“这个函数会使用你的
```
UserProfile
```
数据，但它不会改变它。”这种明确性有助于理解代码的意图，降低了认知负担。
更好的兼容性：
```
const
```
引用可以绑定到非
```
const
```
对象，也可以绑定到
```
const
```
对象，甚至可以绑定到右值（临时对象）。这意味着你的函数可以接受更广泛的参数类型，而不需要为每种情况都重载函数。例如，一个
```
print
```
函数使用
```
const
```
引用，它就可以打印一个普通的
```
UserProfile
```
对象，也可以打印一个被标记为
```
const
```
的
```
UserProfile
```
对象。

适用场景：

数据查询或显示函数： 任何只需要读取结构体内容而不修改它的函数，都应该使用
```
const
```
引用。比如，
```
displayUserProfile(const UserProfile& user)
```
、
```
calculateTotalScore(const StudentRecord& record)
```
。
算法输入： 当结构体作为某个算法的输入参数时，如果算法本身不应修改输入数据，那么
```
const
```
引用是理想选择。例如，一个排序算法的比较函数，或者一个搜索算法的查找目标。
构造函数和赋值运算符的参数： 在实现拷贝构造函数和赋值运算符时，参数通常也是
```
const
```
引用，以确保源对象不被修改。
任何默认情况： 如果你不确定是应该修改还是不修改，或者没有明确的修改需求，那么
```
const
```
引用通常是你的第一选择。它是一个安全的默认值，可以提供性能和安全性的最佳平衡。

我个人经验是，如果一个函数不打算修改传入的结构体，那么使用

const

引用几乎总是正确的选择。只有在极其特殊的情况下，比如为了兼容C风格API或者某些遗留代码，才可能需要考虑其他方式。

值传递结构体在哪些情况下依然是最佳选择？

尽管

const

引用传递在C++中被广泛推荐，但值传递结构体并非一无是处，它在某些特定场景下依然是最佳，或者至少是可接受的选择。这通常发生在结构体“足够小”且行为“足够简单”的时候。

结构体非常小且是POD类型（Plain Old Data）或类似POD： 如果你的结构体只包含几个基本数据类型（如
```
int
```
,
```
float
```
,
```
bool
```
, 指针），并且没有自定义的构造函数、析构函数、拷贝构造函数或赋值运算符，那么它的复制成本可能非常低，甚至可能比传递一个指针（引用在底层实现上往往是一个指针）的开销还要小。现代编译器的优化能力很强，对于这种“小”结构体的复制，往往能进行高效的寄存器传递或内联优化，使得其性能开销与引用传递相差无几，甚至在某些情况下更优。例如：
```
struct Point {
    int x;
    int y;
};

void movePointByValue(Point p, int dx, int dy) {
    p.x += dx;
    p.y += dy;
    // 这里的修改只影响p的副本
}
```
在这种情况下，值传递的语义非常清晰：我给你一个点，你可以在函数内部随便操作它，但别动我原来的那个点。
函数需要一个独立的副本进行操作，且不希望影响原始数据： 有时候，函数内部需要对传入的数据进行一系列修改，但这些修改不应该反映到原始对象上。值传递天然地提供了这种隔离性。你不需要在函数内部手动创建副本，编译器已经为你做好了。这简化了代码，减少了出错的可能性。例如，你有一个函数用于“规范化”一个配置结构体，但你希望原始配置保持不变，以便后续可能需要回溯。
```
struct Config {
    int settingA;
    double settingB;
    // ...
};

Config normalizeConfig(Config cfg) { // cfg是原始配置的副本
    if (cfg.settingA < 0) cfg.settingA = 0;
    if (cfg.settingB > 1.0) cfg.settingB = 1.0;
    return cfg; // 返回修改后的副本
}
```
这里，值传递的
```
cfg
```
在函数内部被修改，但外部的
```
Config
```
对象不受影响。
返回结构体时（RVO/NRVO优化）： 虽然这严格来说不是函数参数的传递，但它与结构体的拷贝语义紧密相关。当一个函数返回一个结构体时，如果编译器能够执行返回值优化（RVO）或具名返回值优化（NRVO），那么实际上并不会发生拷贝。这意味着，即使结构体很大，通过值返回它也可能非常高效。
```
Point createNewPoint(int x, int y) {
    Point p = {x, y};
    return p; // 编译器可能优化掉这里的拷贝
}
```
这种情况下，值传递的语义（返回一个全新的对象）是清晰且高效的。