C++ 编译器实际上是如何传递引用参数的？
Posted
技术标签:
【中文标题】C++ 编译器实际上是如何传递引用参数的？【英文标题】：How do C++ compilers actually pass reference parameters? 【发布时间】：2011-02-25 13:55:13 【问题描述】：这个问题是由一些混合语言编程引起的。我有一个想从 C++ 代码调用的 Fortran 例程。 Fortran 通过引用传递其所有参数（除非您另有说明）。
所以我想我会在我的 C++ 代码中很聪明（从那里开始不好），并像这样定义 Fortran 例程：
extern "C" void FORTRAN_ROUTINE (unsigned & flag);
这段代码运行了一段时间，但是（当然是在我需要离开的时候）突然在回电时开始崩溃。清除调用堆栈的指示。
另一位工程师在我身后解决了这个问题，宣布例程必须在 C++ 中定义为
extern "C" void FORTRAN_ROUTINE (unsigned * flag);
我会接受，除了两件事。一个是编译器不通过引用传递 reference parameters 似乎相当违反直觉，而且我在任何地方都找不到说明这一点的文档。另一个是他同时更改了一大堆其他代码，所以理论上它可能是另一个解决问题的更改。
那么问题来了，C++究竟是如何传递引用参数的呢？是否可以免费为小值进行复制，复制或其他操作？换句话说，引用参数在混合语言编程中完全没用吗？我想知道，这样我就不会再犯同样的代码杀死错误了。
【问题讨论】：
通过验证阶段后，引用和指针是一回事：***.com/questions/1640355/… @CrazyJugglerDrummer：从我在那里读到的内容来看，答案实际上是“不是必需的，但对于今天的大多数编译器来说是的”。我什至会说这与我的问题相同，只是我添加了将有问题的例程定义为extern "C" 的问题。这可能会神奇地使它们相同吗？
【参考方案1】：
C++ 没有定义实现的方式，它只是一种语言。所以没有引用的“a”实现。
也就是说，引用是用指针实现的。这会导致很多混乱（“引用只是指针”、“引用只是去掉了平凡部分的指针”），但 不是 的情况。引用是别名，并且永远是别名。
编译器将传递变量的地址，并使用该指针进行操作。这具有相同的效果（但语义不同！）。更具体地说，编译器可能会“替换”这个：
void make_five(int& i)
i = 5;
int main(void)
int i = 0;
make_five(i);
有了这个：
void make_five(int* const i)
*i = 5;
int main(void)
int i = 0;
make_five(&i);
（实际上，这样一个简单的函数会被内联，但你明白了。）因此你的同事建议你使用指针。
请记住，参考文献是首选。这就是引用和指针之间的区别很重要的地方。你想给一个变量起别名，还是你想指向它？大多数时候，前者。在 C 中，您必须使用指针来执行此操作，这导致了 C 程序员常见的误解，即引用实际上是指针。
要获得类似的语义（因为您现在指向一个变量，而不是给它起别名），您应该确保指针的值不为空：
extern "C" void FORTRAN_ROUTINE (unsigned * flag)
assert(flag); // this is normally not a problem with references,
// since the address of a variable cannot be null.
// continue...
只是为了安全。
【讨论】：
好的，但这正是我所期望的。如果它崩溃了，那么它一定是在做其他事情。那可能吗？那会是什么？ 请注意，extern 声明只是一个存根。实现是在 Fortran 中。 Fortran 端不传递指针。它通过引用传递logical*4（四字节布尔值）。它永远不会是空指针。这是有保证的。这就是为什么它似乎比指针更适合引用参数。
@TED：我还没有处理过与 Fortran 的接口，但它很可能具有 C 风格的导出，使用指针进行传递引用，并且恰好在某些情况下为您工作。跨度>
@Georg - Fortran 并没有真正的“指针”。它确实有办法实现它们的效果，但它们并不经常使用。通过引用传递参数（而不是像 C 那样的值）消除了需要指针的两个主要原因之一（另一个是动态分配）。
@T.E.D.：我的观点是，Fortran 有一个 C 而不是 C++ 接口，并且使用指针实现了传递引用。这可能导致微妙的不同行为。在 C++ 的范围内，我完全支持在指针上使用引用。【参考方案2】：
只是插话，我相信你是对的。我一直使用引用将参数传递给 Fortran 函数。根据我的经验，在 Fortran-C++ 接口上使用引用或指针是等效的。我已经使用 GCC/Gfortran 和 Visual Studio/Intel Visual Fortran 进行了尝试。它可能依赖于编译器，但我认为基本上所有编译器都通过指针传递来实现引用。
【讨论】：
我们也在使用 VS/IVF，所以这对我很有帮助。【参考方案3】：理论上，在 C++ 中，引用是作为普通指针实现的。然后编译器会像引用一样更改函数tonehave的代码，但会加载地址，然后间接移动地址。
这是一个小应用程序：
void foo( int & value )
value = 3;
void bar( int *value )
*value = 3;
void do_test()
int i;
foo(i);
bar(&i);
让我们组装它并查看gcc生成的组装（gcc -s）：
.file "test-params.cpp"
.text
.globl _Z3fooRi
.type _Z3fooRi, @function
_Z3fooRi:
.LFB0:
.cfi_startproc
.cfi_personality 0x0,__gxx_personality_v0
pushl %ebp
.cfi_def_cfa_offset 8
movl %esp, %ebp
.cfi_offset 5, -8
.cfi_def_cfa_register 5
movl 8(%ebp), %eax
movl $3, (%eax)
popl %ebp
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size _Z3fooRi, .-_Z3fooRi
.globl _Z3barPi
.type _Z3barPi, @function
_Z3barPi:
.LFB1:
.cfi_startproc
.cfi_personality 0x0,__gxx_personality_v0
pushl %ebp
.cfi_def_cfa_offset 8
movl %esp, %ebp
.cfi_offset 5, -8
.cfi_def_cfa_register 5
movl 8(%ebp), %eax
movl $3, (%eax)
popl %ebp
ret
.cfi_endproc
.LFE1:
.size _Z3barPi, .-_Z3barPi
.globl _Z7do_testv
.type _Z7do_testv, @function
_Z7do_testv:
.LFB2:
.cfi_startproc
.cfi_personality 0x0,__gxx_personality_v0
pushl %ebp
.cfi_def_cfa_offset 8
movl %esp, %ebp
.cfi_offset 5, -8
.cfi_def_cfa_register 5
subl $20, %esp
leal -4(%ebp), %eax
movl %eax, (%esp)
call _Z3fooRi
leal -4(%ebp), %eax
movl %eax, (%esp)
call _Z3barPi
leave
ret
.cfi_endproc
.LFE2:
.size _Z7do_testv, .-_Z7do_testv
.ident "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
如您所见，在这两个函数中，编译器都会读取 (stack movl 8(%ebp), %eax)，并且在两个调用中，编译器都会将地址保存到堆栈 (leal -4(%ebp), %eax)。
GMan - Save the Unico 给出的关于 C 声明的答案可能是问题所在。似乎问题在于 C 和 fortran 之间的互操作性（至少您正在使用的这两个编译器）。
【讨论】：
【参考方案4】：没有区别。
无符号和标志
和你写的完全一样
无符号 * 常量标志
除了访问对象成员的操作符（分别为“.”和“->”）。
【讨论】：
以上是关于C++ 编译器实际上是如何传递引用参数的？的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章