结构变量：按值传递与按指针传递给函数-解网

问：

假设我有以下结构：

typedef struct s_tuple{
    double  x;
    double  y;
    double  z;
    double  w;
}   t_tuple;

假设我有以下两个函数：

t_tuple tuple_sub_values(t_tuple a, t_tuple b)
{
    a.x -= b.x;
    a.y -= b.y;
    a.z -= b.z;
    a.w -= b.w;
    return (a);
}

t_tuple tuple_sub_pointers(t_tuple *a, t_tuple *b)
{
    t_tuple c;

    c.x = a->x - b->x;
    c.y = a->y - b->y;
    c.z = a->z - b->z;
    c.w = a->w - b->w;
    return (c);
}

函数之间会有性能差异吗？其中一个比另一个好吗？基本上，当所有结构元素都被调用时，按值传递与按指针传递的优缺点是什么？

编辑：完全改变了我的结构和功能，以给出一个更精确的例子我找到了这个与我的问题相关的帖子，但是为了C++：https://stackoverflow.com/questions/40185665/performance-cost-of-passing-by-value-vs-by-reference-or-by-pointer#:~:text=In%20short%3A%20It%20is%20almost,reference%20parameters%20than%20value%20parameters。

上下文：在这个例子中，我的结构并不大，但我正在编写一个光线追踪器，一些大小约为 100B 的结构可以被调用数百万次，所以我想尝试优化这些调用。我的结构有点混乱，所以在这里复制它们会很混乱，这就是为什么我试图在一种一般示例中提出我的问题。

C 按值传递

性能问题通常很大程度上取决于环境。重要的是结构的实际组成是什么，而不仅仅是一个例子。重要的是对结构做了什么，是否需要更改原件，以及是否需要在更改原件之前阅读原件的任何部分。目标处理器型号很重要。您使用的 ABI 很重要。作为第一个近似值，通过引用传递一个大型结构（传递其地址）。如果被调用的函数不会更改它，请将参数设为指向的指针。const

答：

0赞 AggelosT 2/6/2023 #1

在性能方面，这很可能是特定于实现的，原因与本文相去甚远，但最有可能的是，在最坏的情况下，我们谈论的是微秒。现在说到利弊：

按值传递只会给你一个该结构的副本，并且修改将只是本地的。换句话说，您的函数将收到结构的全新副本，并且它只能修改该副本。
相比之下，通过引用传递使您能够直接从函数修改给定的结构，并且经常在需要从函数返回多个值时出现。

完全由您决定选择适合您情况的哪一个。但要添加一些额外的帮助：

按引用传递将减少函数调用开销，因为您不必从头开始将 32 个字节复制到新函数。如果您计划保持较低的内存占用量，如果您计划多次调用该函数，它也将有很大帮助。为什么？因为您无需为这些调用创建多个不同的结构，只需告诉每个调用重用相同的结构即可。这主要出现在游戏中，其中结构可能有数千字节大。

进入问题的核心：为了获得最佳的 arg 传递/值返回性能，您基本上希望遵循平台的 ABI，以尝试确保事物在寄存器中并保留在寄存器中。如果它们不在寄存器中，或者不能保留在寄存器中，那么通过指针传递大于指针大小的数据可能会节省一些复制（除非复制无论如何都需要在被调用者中完成：对于编码器来说，实际上可能比 }' 好一点）。void pass_copy(struct large x){ use(&x); }void pass_copy2(struct large const*x){ struct large cpy=*x; use(&cpy);

例如，sysv x86-64 ABI 的具体规则有点复杂（请参阅调用约定一章）。但一个简短的版本可能是：args/return-vals 通过寄存器，只要它们的类型“足够简单”并且适当的参数传递寄存器可用（6 用于整数值，6 用于双精度）。最多两个 8 字节的结构可以通过寄存器（作为参数或返回值），前提是它们“足够简单”。

假设你的 double 已经加载到寄存器中（或者没有聚合到你可以指向被调用方的寄存器中），将它们传递到 x86-64 SysV ABI 的最有效方法是单独传递或通过每个两个 double 的结构，但你仍然需要通过内存返回它们，因为 ABI 只能容纳带有寄存器的两个双精度 retvals，不是 4 双 retvals。如果返回 fourdouble，编译器将在调用方中堆栈分配内存，并将指向它的指针作为隐藏的第一个参数传递，然后返回指向分配的内存的指针（在后台）。更灵活的方法是不返回如此大的聚合，而是显式传递指向要填充的结构的指针。这样，结构可以位于您想要的任何位置（而不是由编译器自动分配到堆栈上）。t_tuples

所以像这样

void tuple_sub_values(t_tuple *retval, 
      t_twodoubles a0, t_twodoubles a1, 
      t_twodoubles b0, t_twodoubles b1);

将是一个更好的 API，用于避免 x86-64 SysV ABI（Linux、MacOS、BSD......

如果您的测量结果显示代码大小节省/性能提升对您来说是值得的，您可以将其包装在一个内联函数中，该函数将执行结构拆分。

上一个：当我尝试在 C 中动态分配字符串数组时出现的问题

下一个：C 函数内部结构下数组的动态分配

结构变量：按值传递与按指针传递给函数

Struct variable passed by value vs. passed by pointer to a function

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