示例程序

main.c

主要分为两个部分，每个部分使用一个display函数，函数内使得传入的参数自加1，然后打印到标准输出上。不同的地方在于，display1使用了值传递，display2使用了引用传递

 #include <stdio.h>
void display1(int num){ //int num，属于值传递
num++;
printf("display1: %dn", num);
}
void display2(int & num){ //int & num ，属于引用传递
num++;
printf("display2: %dn", num);
}
int main(){
int num1 = 0, num2 = 0;
display1(num1);
printf("num1:%dn", num1);
printf("--------------------n");
display2(num2);
printf("num2:%dn", num2);
return 0;
}  

makefile

 OBJ=reference
$(OBJ):
g++ main.c -o $@
clean:
-rm -rf $(OBJ)  

在ubuntu中使用make命令进行编译并运行，结果如下图所示。

通过上述结果我们可以看出，虽然仅仅一个&符号的差异，但通过参数传递和通过值传递获得的 结果不一样 。

• 值传递中的num虽然进行了自加操作(输出display:1可以看出)，但是 并没有影响 到main函数中的num1（num1:0可以看出)
• 但是引用传递中的num进行了自加1(输出display:1可以看出)，并且 影响到 了main函数中的num2(num2:1可以看出).

提出问题

是什么原因造成了仅仅一个&符号的差异，导致函数内值传递和引用传递的差别呢？

实验

 objdump -d ./reference > objdump.txt

./reference: file format elf64-x86-64
00000000004005d6 <_Z8display1i>:
4005d6: 55 push %rbp
4005d7: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
4005da: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp
4005de: 89 7d fc mov %edi,-0x4(%rbp) #将值取出到%rbp-0x4
4005e1: 83 45 fc 01 addl $0x1,-0x4(%rbp) # +1运算
4005e5: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax #写回%rbp-0x4, 仍然是局部变量，生命周期在函数内
4005e8: 89 c6 mov %eax,%esi
4005ea: bf 44 07 40 00 mov $0x400744,%edi
4005ef: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
4005f4: e8 b7 fe ff ff callq 4004b0 <printf@plt>
4005f9: 90 nop
4005fa: c9 leaveq 
4005fb: c3 retq 
00000000004005fc <_Z8display2Ri>:
4005fc: 55 push %rbp
4005fd: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
400600: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp
400604: 48 89 7d f8 mov %rdi,-0x8(%rbp)#将值取出到%rbp-0x8， 注意此时%rdi为地址
400608: 48 8b 45 f8 mov -0x8(%rbp),%rax
40060c: 8b 00 mov (%rax),%eax
40060e: 8d 50 01 lea 0x1(%rax),%edx #加一
400611: 48 8b 45 f8 mov -0x8(%rbp),%rax
400615: 89 10 mov %edx,(%rax) # 将结果放入原地址所指的内存当中，
400617: 48 8b 45 f8 mov -0x8(%rbp),%rax
40061b: 8b 00 mov (%rax),%eax
40061d: 89 c6 mov %eax,%esi
40061f: bf 52 07 40 00 mov $0x400752,%edi
400624: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
400629: e8 82 fe ff ff callq 4004b0 <printf@plt>
40062e: 90 nop
40062f: c9 leaveq 
400630: c3 retq 
0000000000400631 <main>:
400631: 55 push %rbp
400632: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
400635: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp
400639: 64 48 8b 04 25 28 00 mov %fs:0x28,%rax
400640: 00 00 
400642: 48 89 45 f8 mov %rax,-0x8(%rbp)
400646: 31 c0 xor %eax,%eax
400648: c7 45 f4 00 00 00 00 movl $0x0,-0xc(%rbp)
40064f: c7 45 f0 00 00 00 00 movl $0x0,-0x10(%rbp)
400656: 8b 45 f4 mov -0xc(%rbp),%eax # 将%rbp-0xc的值放入%eax，相当于复制了一份
400659: 89 c7 mov %eax,%edi
40065b: e8 76 ff ff ff callq 4005d6 <_Z8display1i>
400660: 8b 45 f4 mov -0xc(%rbp),%eax
400663: 89 c6 mov %eax,%esi
400665: bf 60 07 40 00 mov $0x400760,%edi
40066a: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
40066f: e8 3c fe ff ff callq 4004b0 <printf@plt>
400674: bf 69 07 40 00 mov $0x400769,%edi
400679: e8 12 fe ff ff callq 400490 <puts@plt>
40067e: 48 8d 45 f0 lea -0x10(%rbp),%rax # 将%rbp-0xc的地址放入%eax，想到与对原地址进行操作
400682: 48 89 c7 mov %rax,%rdi
400685: e8 72 ff ff ff callq 4005fc <_Z8display2Ri>
40068a: 8b 45 f0 mov -0x10(%rbp),%eax
40068d: 89 c6 mov %eax,%esi
40068f: bf 7e 07 40 00 mov $0x40077e,%edi
400694: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
400699: e8 12 fe ff ff callq 4004b0 <printf@plt>
40069e: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
4006a3: 48 8b 55 f8 mov -0x8(%rbp),%rdx
4006a7: 64 48 33 14 25 28 00 xor %fs:0x28,%rdx
4006ae: 00 00 
4006b0: 74 05 je 4006b7 <main+0x86>
4006b2: e8 e9 fd ff ff callq 4004a0 <__stack_chk_fail@plt>
4006b7: c9 leaveq 
4006b8: c3 retq 
4006b9: 0f 1f 80 00 00 00 00 nopl 0x0(%rax)  

通过上述汇编代码（相关关键步骤已经使用注释进行了说明）。

 display1(num1);
display2(num2);  

 400656: 8b 45 f4 mov -0xc(%rbp),%eax # 注意mov操作！！将%rbp-0xc的值（也就是局部变量num1）放入%eax，相当于复制了一份
400659: 89 c7 mov %eax,%edi
40065b: e8 76 ff ff ff callq 4005d6 <_Z8display1i> 
40067e: 48 8d 45 f0 lea -0x10(%rbp),%rax # 注意lea 操作！！将%rbp-0xc（也就是局部变量num2）的地址放入%eax，想当于对原地址进行操作
400682: 48 89 c7 mov %rax,%rdi
400685: e8 72 ff ff ff callq 4005fc <_Z8display2Ri>  

可以看出：

• 对于值传递，使用mov指令，相当于 复制 了一份；
• 对于引用，使用lea指令，得到了地址，随后的操作都在 地址上 进行，相当于直接对该地址的数进行操作。

因此，我们知道，虽然传递的都是传递的一个变量名，但display1使用的值传递，display2使用的是引用传递：

 display1(num1);//虽然进行了自加1，但是是对num1的副本进行的操作，作用范围在display函数内
display2(num2);//使用引用传递，相当于指针操作，作用范围在main函数当中。  

• 当使用值传递时，在函数内对参数的操作，参数作用范围只在函数内，跳出函数后该是啥还是啥，在 原函数 (这里是main)里就是进入函数前的状态。因为值传递方式，在函数中只改变的是值的副本。
• 在使用引用传递时，引用的本质使用的是指针。因此在函数中的操作，都会直接作用于该地址的值。

总结

通过对值传递和引用传递的汇编代码的分析，我们清晰的看出值传递本是上是传递了一个原值的副本，其变化并不影响调用函数的值；引用传递的本质是指针，其变化，直接作用于调用函数的值。