通过引用或指针传递 char 或 short 是否比通过值传递慢？

Question

我一直听说，对于大于 int 或 long long 的类型，通过引用传递而不是值（复制）更有效，因为它避免了复制。当一个参数按值传递时，该值被推送到函数中完成操作的堆栈上，但我看到的方式是，当您传递引用或指针时，您正在传递变量的地址。如果是这种情况，CPU 是否必须从该地址获取该值，该地址不像堆栈变量那样是本地的，从而导致获取可能不在缓存中的数据？这是否意味着通过引用或指针传递诸如 char 或 short 之类的东西会更慢？我听说它说对于这些类型没有区别，但如果没有，你能解释一下我的推理哪里错了吗？

Answer 1

首先，在几乎所有情况下，“更快”和“更慢”都无法通过某种推理来确定。它只需要测量不同情况下的时间。

说了以上，让我们开始追逐吧。这里有几个要点：

• 无论你做什么，编译器都可以自由地改变任何东西，只要它不改变程序的可观察行为。所以从这个角度来看它可能并不重要，因为编译器可以交换（以两种方式）通过 const T& 和通过 T，只要它知道它从语义角度来看没有区别
• 即使编译器没有改变任何东西，您也可能不会观察到任何影响，因为几乎所有现代处理器都可以很好地使用单级间接（这会导致单个汇编指令）。当然，并非每条指令都同样快，但这让您了解这种变化有多大
• （我认为）通过引用传递时缓存未命中的可能性稍大，这在理论上会导致更大的性能损失，但我认为当前处理器上的内存预取足够复杂，可以在大多数情况下处理此问题
• 即使您的处理器在这些操作上有明显的速度差异，它仍然不如算法复杂性重要，因此这实际上是一个理论问题，而不是实际问题

Answer 2

是的，是的。但这不会导致大的性能问题。此外，从内存中获取值比复制它慢。同样对于 int、long long 类型，您不应该对它们使用引用。

Answer 3

根据 StackOverflow @green-lantern 中的旧帖子说：

<块引用>

• 通过引用传递的开销： 每次访问都需要取消引用，即多读一次内存
• 传值开销：需要将值复制到堆栈或寄存器中
  
  对于小对象，例如整数，按值传递会更快。对于较大的对象（例如大型结构），复制会产生过多的开销，因此通过引用传递会更快。

来源：Pass by value faster than pass by reference

让我们快速浏览一下不同类型的尺寸：

• char - 1 字节
• 字符指针 - 8 字节
• 短 - 2 个字节
• 短指针 - 8 字节

根据经验，如果按值传递的数据量大于指针大小，则按引用或指针传递通常比按值传递快。

在当前情况下，对于 char 和 short 类型，按值传递比按引用传递要快

Answer 4

这是一个类比：

Pass by value: Here is the thing.
Pass by reference: You go to this address and you'll find the thing.    

哪个更快*？按值传递。

有关系吗？取决于您的用例，请尝试对其进行测量。

• 完全取决于 CPU 架构、缓存大小和其他因素。