C++多类间正确传递对象避免冗余拷贝的方法

首先明确场景核心特征：依赖对象（A/B类实例）初始化后不可变、生命周期覆盖整个程序运行周期，持有依赖的类不需要管理依赖对象的销毁，仅需要访问能力，同时要避免重复传参、冗余拷贝。以下是按适配度排序的落地方案：

方案1：const引用成员（最优选择，完全匹配场景需求） #

引用本身就是对象的别名，不存在拷贝开销，且只要绑定的对象生命周期长于当前类实例，就不会有悬空问题，完全不需要手动管理内存：

class B
{
    const A& _objectA; // 绑定外部A实例的常量引用，无拷贝，不可修改指向的对象
public:
    double doSomethingComplicatedWithObjectA() const;
    // 构造函数传入外部A的常量引用，直接初始化成员引用
    B(const A& objectA) : _objectA(objectA) {}
    // 不需要自定义析构函数：默认生成的析构不会销毁引用绑定的外部对象，完全符合需求
};

class C
{
    const A& _objectA;
    const B& _objectB;
public:
    double doSomethingComplicatedWithObjectAandB() const;
    C(const A& objectA, const B& objectB) : _objectA(objectA), _objectB(objectB) {}
};

该方案的优势：

• 绝对零开销，性能和反复传引用的写法完全一致，没有任何冗余拷贝
• 语法层面强制约束依赖不可修改，匹配“实例初始化后不改动”的业务特性
• 所有类方法可直接访问成员，不需要重复传参，代码结构干净
• 不需要写任何自定义内存管理逻辑，不会出现内存泄漏、误删外部对象的问题

唯一限制：引用成员初始化后不能重新绑定其他对象，刚好匹配当前场景，没有负面影响。

方案2：非拥有裸指针（适配依赖需要重绑定的场景） #

如果后续需要在类实例生命周期内更换指向的依赖对象，可以用const修饰的裸指针作为观测句柄。完全不需要担心析构误删的问题：只有手动调用delete才会销毁对象，默认析构只会回收指针本身占用的内存，不会触碰指针指向的外部空间。
示例代码：

class C
{
    const A* _objectA = nullptr; // 指向const A的非拥有指针，可修改指向，不可修改指向的内容
    const B* _objectB = nullptr;
public:
    double doSomethingComplicatedWithObjectAandB() const {
        // 访问前加判空逻辑即可避免空指针错误
        if (!_objectA || !_objectB) {
            // 按需求做错误处理，比如抛出异常、返回错误码
        }
        return _objectA->doSomethingComplicated() + _objectB->doSomethingComplicatedWithObjectA();
    }
    // 构造函数传入外部对象的地址初始化
    C(const A* objectA, const B* objectB) : _objectA(objectA), _objectB(objectB) {}
    // 不需要自定义析构，绝对不会误删外部对象
    // 需要换依赖时加个重置方法即可
    void resetRefs(const A* a, const B* b) {
        _objectA = a;
        _objectB = b;
    }
};

使用这类非拥有裸指针的唯一规则：永远不要在类的析构函数、任何成员函数里对这类指针调用delete，谁创建的对象谁负责销毁。为了避免后续维护混淆，可以给这类非拥有指针成员统一加_obs后缀（observer的缩写）或者加注释标注所有权归属。

关于智能指针的说明 #

std::shared_ptr、std::unique_ptr都属于拥有所有权的智能指针，仅在类需要负责管理依赖对象生命周期时使用：

• 依赖对象是类动态创建、需要跟着类实例一起销毁时，用std::unique_ptr
• 依赖对象需要在多个无明确生命周期先后顺序的实例间共享，最后一个持有者销毁时才释放对象时，用std::shared_ptr

当前场景下依赖对象生命周期全局有效，类完全不拥有所有权，用智能指针反而会增加引用计数的额外开销，完全没必要。如果需要更明确的语义标注，C++17标准提供的std::observer_ptr就是专门为非拥有观测指针设计的，行为和const裸指针完全一致，只是代码可读性更强。

针对单人开发的小建议 #

单人开发缺少代码评审容易积累坏实践，针对数值计算类C++项目，可以加几个低成本的检查习惯：

• 编译时开启最高警告等级，加-Wall -Wextra -Wpedantic编译参数，大部分不必要的拷贝、悬空引用、未初始化变量问题编译器会直接告警
• 所有初始化后不修改的成员变量、参数、引用都加const限定，从语法层面避免意外修改
• 原有代码里给值返回类型加const（比如const double doSomething() const）属于无意义写法，值返回本身是临时对象，加const不会带来性能收益，反而会阻碍移动语义优化，可以删掉
• 写完代码后可以简单跑下性能剖析，大数组的不必要拷贝在profiler里会非常明显，很容易定位。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Aleksandar Demić