linux c 引用传递参数

C/C++函数参数的传递方式有三种：值传递（pass by value）、指针传递（pass bypointer）、引用传递（pass by reference）。

C/C++函数参数的传递通道是通过堆栈传递，默认遵循__cdecl(C声明方式)，参数由调用者从右往左逐个压入堆栈，在函数调用完成之后再由调用者恢复堆栈。(Win32API遵循stdcall传参规范的,不在本文讨论范围)

下面是测试代码

void Swap(__int64* _pnX, __int64* _pnY)

{

__int64 nTemp = *_pnX

*_pnX = *_pnY

*_pnY = nTemp

}

void Swap(__int64&_nX, __int64&_nY)

{

__int64 nTemp = _nX

_nX = _nY

_nY = nTemp

}

void SetValue(__int64 _nX)

{

__int64 nTemp = _nX

}

// Test001

void GetMemory(__int64* _pBuff)

{

_pBuff = new __int64[4]

}

// Test002

void GetMemory(__int64** _ppBuff)

{

*_ppBuff = new __int64[4]

}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

__int64 nA = 0x10

__int64 nB = 0x20

// Test to pass by pointer

Swap(&nA, &nB)

// Test to pass by reference

Swap(nA, nB)

// Test to pass by value

SetValue(nA)

// Test the pointer that points the pointer

__int64* _pArray = NULL

GetMemory(&_pArray)

delete[] _pArray

_pArray = NULL

// Test the pointer

GetMemory(_pArray)

return 0

}

指针传递和引用传递

// 下面看一下对应的反汇编的代码(VS版）

__int64 nA = 0x10

0041370E movdword ptr [nA],10h

movdword ptr [ebp-8],0

__int64 nB = 0x20

0041371C movdword ptr [nB],20h

movdword ptr [ebp-18h],0

// Test to pass by pointer

Swap(&nA, &nB)

0041372A leaeax,[nB]

0041372D pusheax

0041372E leaecx,[nA]

pushecx

callSwap (4111E5h)

addesp,8

// Test to pass by reference

Swap(nA, nB)

0041373A leaeax,[nB]

0041373D pusheax

0041373E leaecx,[nA]

pushecx

callSwap (4111E0h)

addesp,8

// GCC版

0x00401582 <+30>:leaeax,[esp+0x18]

0x00401586 <+34>:movDWORD PTR [esp+0x4],eax

0x0040158a <+38>:leaeax,[esp+0x1c]

0x0040158e <+42>:movDWORD PTR [esp],eax

0x00401591 <+45>:call 0x401520 <Swap(int*, int*)>

0x00401596 <+50>:leaeax,[esp+0x18]

0x0040159a <+54>:movDWORD PTR [esp+0x4],eax

0x0040159e <+58>:leaeax,[esp+0x1c]

0x004015a2 <+62>:movDWORD PTR [esp],eax

0x004015a5 <+65>:call 0x401542 <Swap(int&, int&)>

通过上面的反汇编代码，我们可以看出指针传递和引用传递在机制是一样的，都是将指针值(即地址)压入栈中，调用函数，然后恢复栈。Swap(nA, nB)和Swap(&nA, &nB)在实际上的汇编代码也基本上一模一样，都是从栈中取出地址来。由此可以看出引用和指针在效率上是一样的。这也是为什么指针和引用都可以达到多态的效果。指针传递和引用传递其实都是改变的地址指向的内存上的值来达到修改参数的效果。

值传递

下面是值传递对应的反汇编代码

// Test to pass by value

SetValue(nA)

0041374A moveax,dword ptr [ebp-8]

0041374D pusheax

0041374E movecx,dword ptr [nA]

00413751 pushecx

00413752 callSetValue (4111EAh)

00413757 addesp,8

因为我的机器是32位的CPU,从上面的汇编代码可以看64Bit的变量被分成2个32Bit的参数压入栈中。这也是我们常说的，值传递会形成一个拷贝。如果是一个自定义的结构类型，并且有很多参数，那么如果用值传递，这个结构体将被分割为非常多个32Bit的逐个拷贝到栈中去，这样的参数传递效率是非常慢的。所以结构体等自定义类型，都使用引用传递，如果不希望别人修改结构体变量，可以加上const修饰，如(const MY_STRUCT& _value)

下面来看一下Test001函数对应的反汇编代码的参数传递

__int64* _pArray = NULL

004137E0 movdword ptr [_pArray],0

// Test the pointer

GetMemory(_pArray)

moveax,dword ptr [_pArray]

pusheax

callGetMemory (411203h)

0041381B addesp,4

从上面的汇编代码可以看出，其实是0被压入到栈中作为参数，所以GetMemory(_pArray)无论做什么事，其实都与指针变量_pArray无关。GetMemory()分配的空间是让栈中的临时变量指向的，当函数退出时，栈得到恢复，结果申请的空间没有人管，就产生内存泄露的问题了。《C++ Primer》将参数传递分为引用传递和非引用传递两种，非引用传递其实可以理解为值传递。这样看来，指针传递在某种意义上也是值传递，因为传递的是指针的值(1个4BYTE的值)。值传递都不会改变传入实参的值的。而且普通的指针传递其实是改变的指针变量指向的内容。

下面再看一下Test002函数对应的反汇编代码的参数传递

__int64* _pArray = NULL

004137E0 movdword ptr [_pArray],0

GetMemory(&_pArray)

004137E7 leaeax,[_pArray]

004137EA pusheax

004137EB callGetMemory (4111FEh)

004137F0 addesp,4

从上面的汇编代码lea eax,[_pArray] 可以看出，_pArray的地址被压入到栈中去了。

然后看一看GetMemory(&_pArray)的实现汇编代码。

0x0040159b <+0>:push ebp

0x0040159c <+1>:movebp,esp

0x0040159e <+3>:subesp,0x18

0x004015a1 <+6>:movDWORD PTR [esp],0x20

0x004015a8 <+13>:call 0x473ef0 <_Znaj>

0x004015ad <+18>:movedx,DWORD PTR [ebp+0x8]

0x004015b0 <+21>:movDWORD PTR [edx],eax

0x004015b2 <+23>:leave

0x004015b3 <+24>:ret

蓝色的代码是分配临时变量空间，然后调用分配空间函数分配空间,得到的空间指针即eax.

然后红色的汇编代码即从ebp+0x8的栈上取到上面压入栈中的参数_pArray的地址.

mov DWORD PTR [edx],eax即相当于把分配的空间指针eax让edx指向，也即让_pArray指向分配的空间eax.

总之，无论是哪种参数传递方式，参数都是通过栈上的临时变量来间接参与到被调用函数的。指针作为参数，其本身的值是不可能被改变的，能够改变的是其指向的内容。引用是通过指针来实现的，所以引用和指针在效率上一样的。

select这个系统调用的原型如下

第一个参数nfds用来告诉内核 要扫描的socket fd的数量+1 ，select系统调用最大接收的数量是1024，但是如果每次都去扫描1024，实际上的数量并不多，则效率太低，这里可以指定需要扫描的数量。 最大数量为1024，如果需要修改这个数量，则需要重新编译Linux内核源码。

第2、3、4个参数分别是readfds、writefds、exceptfds，传递的参数应该是fd_set 类型的引用，内核会检测每个socket的fd， 如果没有读事件，就将对应的fd从第二个参数传入的fd_set中移除，如果没有写事件，就将对应的fd从第二个参数的fd_set中移除，如果没有异常事件，就将对应的fd从第三个参数的fd_set中移除 。这里我们应该 要将实际的readfds、writefds、exceptfds拷贝一份副本传进去，而不是传入原引用，因为如果传递的是原引用，某些socket可能就已经丢失 。

最后一个参数是等待时间， 传入0表示非阻塞，传入>0表示等待一定时间，传入NULL表示阻塞，直到等到某个socket就绪 。

FD_ZERO()这个函数将fd_set中的所有bit清0，一般用来进行初始化等。

FD_CLR()这个函数用来将bitmap(fd_set )中的某个bit清0，在客户端异常退出时就会用到这个函数，将fd从fd_set中删除。

FD_ISSET()用来判断某个bit是否被置1了，也就是判断某个fd是否在fd_set中。

FD_SET()这个函数用来将某个fd加入fd_set中，当客户端新加入连接时就会使用到这个函数。

epoll_create系统调用用来创建epfd，会在开辟一块内存空间(epoll的结构空间)。size为epoll上能关注的最大描述符数，不够会进行扩展，size只要＞0就行，早期的设计size是固定大小，但是现在size参数没什么用，会自动扩展。

返回值是epfd，如果为-1则说明创建epoll对象失败 。

第一个参数epfd传入的就是epoll_create返回的epfd。

第二个参数传入对应 *** 作的宏，包括 增删改(EPOLL_CTL_ADD、EPOLL_CTL_DEL、EPOLL_CTL_MOD) 。

第三个参数传入的是 需要增删改的socket的fd 。

第四个参数传入的是 需要 *** 作的fd的哪些事件 ，具体的事件可以看后续。

返回值是一个int类型，如果为-1则说明 *** 作失败 。

第一个参数是epfd，也就是epoll_create的返回值。

第二个参数是一个epoll_event类型的指针，也就是传入的是一个数组指针。 内核会将就绪的socket的事件拷贝到这个数组中，用户可以根据这个数组拿到事件和消息等 。

第三个参数是maxevents，传入的是 第二个参数的数组的容量 。

第四个参数是timeout， 如果设为-1一直阻塞直到有就绪数据为止，如果设为0立即返回，如果＞0那么阻塞一段时间 。

返回值是一个int类型，也就是就绪的socket的事件的数量(内核拷贝给用户的events的元素的数量)，通过这个数量可以进行遍历处理每个事件 。

一般需要传入 ev.data.fd 和 ev.events ，也就是fd和需要监控的fd的事件。事件如果需要传入多个，可以通过按位与来连接，比如需要监控读写事件，只需要像如下这样 *** 作即可： ev.events=EPOLLIN | EPOLLOUT 。

LT(水平触发)， 默认 的工作模式， 事件就绪后用户可以选择处理和不处理，如果用户不处理，内核会对这部分数据进行维护，那么下次调用epoll_wait()时仍旧会打包出来 。

ET(边缘触发)，事件就绪之后， 用户必须进行处理 ，因为内核把事件打包出来之后就把对应的就绪事件给清掉了， 如果不处理那么就绪事件就没了 。ET可以减少epoll事件被重复触发的次数，效率比LT高。

如果需要设置为边缘触发只需要设置事件为类似 ev.events=EPOLLIN | EPOLLET 即可 。

select/poll/epoll是nio多路复用技术， 传统的bio无法实现C10K/C100K ，也就是无法满足1w/10w的并发量，在这么高的并发量下，在进行上下文切换就很容易将服务器的负载拉飞。

1.将fd_set从用户态拷贝到内核态

2.根据fd_set扫描内存中的socket的fd的状态，时间复杂度为O(n)

3.检查fd_set，如果有已经就绪的socket，就给对应的socket的fd打标记，那么就return 就绪socket的数量并唤醒当前线程，如果没有就绪的socket就继续阻塞当前线程直到有socket就绪才将当前线程唤醒。

4.如果想要获取当前已经就绪的socket列表，则还需要进行一次系统调用，使用O(n)的时间去扫描socket的fd列表，将已经打上标记的socket的fd返回。

CPU在同一个时刻只能执行一个程序，通过RR时间片轮转去切换执行各个程序。没有被挂起的进程(线程)则在工作队列中排队等待CPU的执行，将进程(线程)从工作队列中移除就是挂起，反映到Java层面的就是线程的阻塞。

什么是中断？当我们使用键盘、鼠标等IO设备的时候，会给主板一个电流信号，这个电流信号就给CPU一个中断信号，CPU执行完当前的指令便会保存现场，然后执行键盘/鼠标等设备的中断程序，让中断程序获取CPU的使用权，在中断程序后又将现场恢复，继续执行之前的进程。

如果第一次没检测到就绪的socket，就要将其进程(线程)从工作队列中移除，并加入到socket的等待队列中。

socket包含读缓冲区+写缓冲区+等待队列(放线程或eventpoll对象)

当从客户端往服务器端发送数据时，使用TCP/IP协议将通过物理链路、网线发给服务器的网卡设备，网卡的DMA设备将接收到的的数据写入到内存中的一块区域(网卡缓冲区)，然后会给CPU发出一个中断信号，CPU执行完当前指令则会保存现场，然后网卡的中断程序就获得了CPU的使用权，然后CPU便开始执行网卡的中断程序，将内存中的缓存区中的数据包拿出，判断端口号便可以判断它是哪个socket的数据，将数据包写入对应的socket的读(输入)缓冲区，去检查对应的socket的等待队列有没有等待着的进程(线程)，如果有就将该线程(进程)从socket的等待队列中移除，将其加入工作队列，这时候该进程(线程)就再次拥有了CPU的使用权限，到这里中断程序就结束了。

之后这个进程(线程)就执行select函数再次去检查fd_set就能发现有socket缓冲区中有数据了，就将该socket的fd打标记，这个时候select函数就执行完了，这时候就会给上层返回一个int类型的数值，表示已经就绪的socket的数量或者是发生了错误。这个时候就再进行内核态到用户态的切换，对已经打标记的socket的fd进行处理。

将原本1024bit长度的bitmap(fd_set)换成了数组的方式传入 ，可以 解决原本1024个不够用的情况 ，因为传入的是数组，长度可以不止是1024了，因此socket数量可以更多，在Kernel底层会将数组转换成链表。

在十多年前，linux2.6之前，不支持epoll，当时可能会选择用Windows/Unix用作服务器，而不会去选择Linux，因为select/poll会随着并发量的上升，性能变得越来越低，每次都得检查所有的Socket列表。

1.select/poll每次调用都必须根据提供所有的socket集合，然后就 会涉及到将这个集合从用户空间拷贝到内核空间，在这个过程中很耗费性能 。但是 其实每次的socket集合的变化也许并不大，也许就1-2个socket ，但是它会全部进行拷贝，全部进行遍历一一判断是否就绪。

2.select/poll的返回类型是int，只能代表当前的就绪的socket的数量/发生了错误， 如果还需要知道是哪些socket就绪了，则还需要再次使用系统调用去检查哪些socket是就绪的，又是一次O(n)的 *** 作，很耗费性能 。

1.epoll在Kernel内核中存储了对应的数据结构(eventpoll)。我们可以 使用epoll_create()这个系统调用去创建一个eventpoll对象 ，并返回eventpoll的对象id(epfd)，eventpoll对象主要包括三个部分：需要处理的正在监听的socket_fd列表(红黑树结构)、socket就绪列表以及等待队列(线程)。

2.我们可以使用epoll_ctl()这个系统调用对socket_fd列表进行CRUD *** 作，因为可能频繁地进行CRUD，因此 socket_fd使用的是红黑树的结构 ，让其效率能更高。epoll_ctl()传递的参数主要是epfd(eventpoll对象id)。

3.epoll_wait()这个系统调用默认会 将当前进程(线程)阻塞，加入到eventpoll对象的等待队列中，直到socket就绪列表中有socket，才会将该进程(线程)重新加入工作队列 ，并返回就绪队列中的socket的数量。

socket包含读缓冲区、写缓冲区和等待队列。当使用epoll_ctl()系统调用将socket新加入socket_fd列表时，就会将eventpoll对象引用加到socket的等待队列中， 当网卡的中断程序发现socket的等待队列中不是一个进程(线程)，而是一个eventpoll对象的引用，就将socket引用追加到eventpoll对象的就绪列表的尾部 。而eventpoll对象中的等待队列存放的就是调用了epoll_wait()的进程(线程)，网卡的中断程序执行会将等待队列中的进程(线程)重新加入工作队列，让其拥有占用CPU执行的资格。epoll_wait()的返回值是int类型，返回的是就绪的socket的数量/发生错误，-1表示发生错误。

epoll的参数有传入一个epoll_event的数组指针(作为输出参数)，在调用epoll_wait()返回的同时，Kernel内核还会将就绪的socket列表添加到epoll_event类型的数组当中。

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