Item 20：优先以 const 引用传递，而非按值传递

从一个只读函数的隐藏复制开始

函数只读取参数，却按值接收一个对象：

bool validate(Window window) {
    return window.width() > 0 && window.height() > 0;
}

调用 validate(mainWindow) 时会构造新的 Window 参数，函数退出还要析构它。若 Window 有 string、vector、mutex wrapper 或 base subobjects，复制成本会沿对象图扩散。

Item 20 建议 Prefer pass-by-reference-to-const to pass-by-value（优先以 const 引用传递，而非按值传递）。

bool validate(const Window& window) {
    return window.width() > 0 && window.height() > 0;
}

这次只传递引用绑定，原对象不复制，且接口明确表达 read-only borrow。

复制成本是整条对象构造链

不能只用 sizeof(T) 推断按值成本。copy constructor 可能分配内存、递增共享计数、复制树结构、获取锁或执行审计。

class Customer {
    std::string name_;
    std::vector<Order> orders_;
};
 
class VipCustomer : public Customer {
    std::vector<Benefit> benefits_;
};

按值复制 VipCustomer 可能复制多个动态数组；若函数参数类型是 Customer，还会额外发生对象切割。函数返回时参数副本的 members 按逆序析构。

const reference 通常只需传递地址，但“通常”不是无条件性能保证：引用访问可能有 aliasing 和间接寻址成本，极小 trivially copyable 类型按值更好。

const 同时表达借用与只读

const T& 不只是一种优化，它说明函数不取得 ownership，也不通过该接口修改对象。

借用契约让调用者知道对象在调用后仍归自己，也让实现者不能意外调用 non-const member。

logical constness 仍允许内部 cache 等 mutable implementation state，但不能改变用户观察到的值语义。

按值传递会切掉派生部分

slicing problem（对象切割）是比性能更严重的语义问题。派生对象传给 base 按值参数时，只复制 base subobject，参数本身成为一个独立 base object。

class Window {
public:
    virtual ~Window() = default;
    virtual void display() const;
};
 
class WindowWithScrollBars : public Window {
public:
    void display() const override;
};
 
void printByValue(Window window) { window.display(); }
void printByRef(const Window& window) { window.display(); }

printByValue(derived) 内调用 base Window::display，因为参数动态类型已是 Window；printByRef(derived) 绑定完整派生对象，virtual dispatch 调用 override。

引用不复制所以保留身份

某些对象的关键不是尺寸，而是 identity：GUI window、entity、connection、mutex、session。复制本身就可能没有语义。

对这些对象，const reference 表示观察同一身份；non-const reference 表示修改同一身份；owner 参数表示接管身份。按值不应成为默认。

好的签名让调用点无需看实现就能判断生命周期责任。

内置类型通常按值传递

原书明确给出 built-in types（内置类型）例外。int、double、pointer 等通常按值传递更自然，复制成本很小，还可能避免引用间接访问。

double scale(double value, double factor);
bool contains(const Node* root, int key);

const int& 不会比 int 更清晰，且可能让 optimizer 处理 aliasing。注意“用户定义类型很小”不自动等于内置类型：copy constructor 可能有隐藏工作，ABI 传递规则也不同。

对 scalar-like wrapper 应结合 profiling 与 ABI，而不是只看源码字段数。

迭代器和函数对象遵循值语义约定

STL iterators 与 function objects 通常被设计为小型、可复制的 value types，算法按值接收它们。

template<class Iterator, class Predicate>
Iterator findFirst(Iterator first, Iterator last, Predicate predicate);

按值让算法拥有自己的迭代位置和 predicate 状态，符合标准库生态。若某个 predicate 很大，可由调用者传 std::ref，而不是改变所有算法签名。

sink 参数不是只读借用

若函数要保存参数副本，const T& 可能只是把复制推迟到函数内部。现代 C++ 常用“按值接收再 move”统一 lvalue 与 rvalue：

class Person {
public:
    explicit Person(std::string name) : name_(std::move(name)) {}
private:
    std::string name_;
};

lvalue 调用产生一次 copy 再 move，rvalue 调用可 move；如果 lvalue 极多且复制昂贵，分别提供 const reference 与 rvalue overload 可能更优。这里的语义已不同于 Item 20 的只读参数场景。

选择要基于调用分布、异常保证和 API 复杂度测量。

view 类型表达一段借用数据

string_view、span 可以按值传递自身，同时借用外部数据。它们对象很小，按值复制 view 不复制底层序列。

std::size_t countLines(std::string_view text);
void normalize(std::span<float> samples);

view 的 const 需要精确理解：span<const T> 表示元素只读，const span<T> 只表示 view 描述符本身不可改，元素仍可能可写。

不要把临时 string 产生的 view 保存到异步对象中。

reference 的 aliasing 也有代价

两个 reference 参数可能指向同一对象，optimizer 和实现都要考虑 aliasing。需要独立快照时，按值反而是正确语义。

void update(Config& target, const Config& source);
 
// 必须明确 update(config, config) 是否合法

若算法要求 source 在更新期间稳定，可先复制 snapshot，或在 contract 禁止 alias 并建立 assertion/test。

建立参数决策与验证矩阵

先预测每个候选签名的 copy count、dispatch target 和 lifetime，再用证据验收：

• instrumented type 记录 copy/move/destructor 次数，对比 value 与 const reference。
• 多态派生类覆写 virtual function，验证 by-value 发生 slicing、by-ref 保留 dispatch。
• benchmark 内置类型、小型 wrapper、大对象和 shared-count object 的真实 ABI 表现。
• compile tests 验证 read-only borrow 不能调用 non-const operation。
• lifetime sanitizer 检查保存 reference/view 导致的悬空。
• alias tests 覆盖两个参数引用同一对象的行为。
• sink 场景分别测 lvalue/rvalue 比例与 value-then-move 成本。

原则是默认 const reference 观察非平凡对象，同时保留有证据的例外。

小结

• pass-by-value 会构造和析构独立参数，成本包含整个 base/member/resource 链
• const reference 表达 read-only borrow，通常避免复制，但不会延长 lifetime
• base 按值参数造成 slicing problem；base const reference 保留 derived 动态类型和 virtual dispatch
• built-in types、iterators、function objects 和 borrowed views 通常按值更合适
• sink 参数可能使用 value-then-move，不能与只读观察场景混为一谈
• 参数决策先表达 observe/mutate/consume，再结合成本、aliasing 与 ABI 测量