引用使用场景

struct 的实例按值复制，函数之间传递数据时同样面临选择：复制一份，还是让函数直接使用调用者的对象。本章给出按场景选型的参数表，先说明引用适合的场景。可空与所有权的场景由下一章的指针接手。

传递方式

下表来自 Google C++ Style Guide 的 Inputs and Outputs 一节，是这份笔记与姊妹仓库工程代码共同的传参依据：

场景	推荐方式	说明
只读小对象（`int`、`double`、小 `struct`）	按值	拷贝廉价，调用处清晰
只读大对象（`string`、`vector`、大结构）	`const T&`	避免昂贵拷贝
需要修改且必须存在	非 `const` 引用 `T&`	非可选输出用引用，不可为空
需要修改且可能为空	`T*`	可选输出用指针
输入输出且必须存在	`T&`	同非可选输出
输入输出且可能为空	`T*`	可选输入输出
“本该是引用”的可选只读输入	`const T*`	可空输入
转移所有权	`std::unique_ptr<T>` 按值	所有权随参数转移
共享所有权	`std::shared_ptr<T>`	按值或 `const&`，视引用计数而定

许多旧文与 cpplint 时代的检查建议输出参数一律用指针。现行指南改为：不可为空的输出用非 const 引用，只有“可选”才交给指针。选型先问三件事：只读还是修改，对象大不大，可不可以为空。

只读与必改

完整示例覆盖表中的前三类参数场景，一个函数对应一种传递方式：

reference-usage-scenarios.cpp

// 引用使用场景示例：按场景为参数选择按值、const 引用与非 const 引用。
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

// 只读小对象：按值传递，拷贝廉价，调用处清晰。
int SumCoords(int row, int col) {
  return (row * 10) + col;
}

// 只读大对象：const 引用避免拷贝，函数承诺不修改元素。
int TotalChars(const std::vector<std::string>& words) {
  int total = 0;
  for (const std::string& word : words) {
    total += static_cast<int>(word.size());
  }
  return total;
}

// 需要修改且必须存在：非 const 引用承担输出，不可为空。
void Capitalize(std::string& text) {
  for (char& ch : text) {
    if (ch >= 'a' && ch <= 'z') {
      ch = static_cast<char>(ch - 'a' + 'A');
    }
  }
}

int main() {
  std::vector<std::string> words{"board", "game", "grid"};
  std::string title{"tic tac toe"};

  std::cout << "坐标和: " << SumCoords(1, 2) << "\n";
  std::cout << "总字符数: " << TotalChars(words) << "\n";

  Capitalize(title);
  std::cout << "大写标题: " << title << "\n";
  return 0;
}

运行结果：

运行效果

坐标和: 12
总字符数: 13
大写标题: TIC TAC TOE

调用 Capitalize(title) 后，调用者手里的 title 已经变成大写，修改直接落到了原对象上。SumCoords 与 TotalChars 的结果都是单个值，函数按值返回。

与返回值的取舍：结果只是一个值时优先返回，SumCoords 与 TotalChars 都是例子。需要就地修改调用者已有的对象，或一次产生多个结果时，才用非 const 引用承担输出。

引用必须绑定到一个对象，没有“空引用”。Capitalize 因此不需要判空检查。“可能没有”的场景留给下一章的指针。

常见错误

必改参数按值传

函数内修改的只是副本，对象保持原样，要让修改生效，把参数改成非 const 引用，并确认调用处传入的是可修改的对象。

返回局部引用

局部变量在函数结束时销毁，返回它的引用会得到悬空引用，计算结果优先按值返回，让编译器处理拷贝与移动。

只读参数全加引用

int、double 这类小对象按值传递更清晰，const T& 只为较大的对象省拷贝，照表选型，不把单一写法套到所有参数上。

自测问题

TotalChars 的参数为什么是 const std::vector<std::string>&？

查看答案

它只读取元素不修改，参数带 const 让编译器替读者守住这条承诺。vector 的拷贝昂贵，按引用免去整表复制。
Capitalize 为什么不返回新字符串？

查看答案

它的任务是改写调用者已有的对象，非 const 引用让修改直接生效。只产生一个新结果时才优先返回值。
调用 Capitalize 前需要判空吗？

查看答案

不需要。引用必须绑定到对象，不存在空引用。“可能没有”的场景属于指针，见下一章。

本章回顾

你现在能按场景表选择按值、const T& 与 T&。完整示例见 reference-usage-scenarios.cpp，由分册根 CMakeLists.txt 收集编译；可空输入、可选输出与所有权见下一章指针使用场景。