返回值是類名和返回值是引用的區(qū)別

返回非引用類型

函數(shù)的返回值用于初始化在調(diào)用函數(shù)時創(chuàng)建的臨時對象(temporary object)，如果返回類型不是引用，在調(diào)用函數(shù)的地方會將函數(shù)返回值復(fù)制給臨時對象。

在求解表達(dá)式的時候，如果需要一個地方存儲其運(yùn)算結(jié)果，編譯器會創(chuàng)建一個沒命名的對象，這就是臨時對象。C++程序員通常用temporary這個術(shù)語來代替temporary object。

用函數(shù)返回值初始化臨時對象與用實(shí)參初始化形參的方法是一樣的。

當(dāng)函數(shù)返回非引用類型時，其返回值既可以是局部對象，也可以是求解表達(dá)式的結(jié)果。

返回引用類型

當(dāng)函數(shù)返回引用類型時，沒有復(fù)制返回值，相反，返回的是對象本身。

千萬不要返回局部對象的引用！千萬不要返回指向局部對象的指針！

當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完畢時，將釋放分配給局部對象的存儲空間。此時對局部對象的引用就會指向不確定的內(nèi)存！返回指向局部對象的指針也是一樣的，當(dāng)函數(shù)結(jié)束時，局部對象被釋放，返回的指針就變成了不再存在的對象的懸垂指針。

返回引用時，要求在函數(shù)的參數(shù)中，包含有以引用方式或指針方式存在的，需要被返回的參數(shù)。

如果返回對象，最后多執(zhí)行一次拷貝構(gòu)造函數(shù)，如果返回引用，直接返回現(xiàn)存對象

#include <iostream>
using namespace std;

class Timer
{
public:
? ? Timer();
? ? Timer(int, int, int);
? ? friend Timer ?&operator+(Timer&, Timer&);
? ? friend Timer operator-(Timer&, Timer&);
? ? friend ostream& operator<<(ostream &out, Timer &t);
? ? friend istream& operator>>(istream &in, Timer &t);
private:
? ? int hour, minute, second;
};

Timer::Timer()
{
? ? hour = 0;
? ? minute = 0;
? ? second = 0;
}

Timer::Timer(int hour, int minute, int second)
{
? ? this->hour = hour;
? ? this->minute = minute;
? ? this->second = second;
}

Timer & operator+(Timer& a, Timer &b)
{
? ? a.second = a.second + b.second;
? ? a.minute = a.minute + b.minute;
? ? a.hour = a.hour + b.hour;
? ? if (a.second >= 60)
? ? {
? ? ? ? a.second = a.second - 60;
? ? ? ? a.minute++;
? ? }
? ? if (a.minute >= 60)
? ? {
? ? ? ? a.minute = a.minute - 60;
? ? ? ? a.hour++;
? ? }
? ? return a;
}

Timer operator-(Timer &a, Timer &b)
{
? ? Timer c;
? ? c.hour = a.hour - b.hour;
? ? c.minute = a.minute - b.minute;
? ? c.second = a.second - b.second;
? ? if (c.second < 0)
? ? {
? ? ? ? c.second += 60;
? ? ? ? c.minute--;
? ? }
? ? if (c.minute < 0)
? ? {
? ? ? ? c.minute += 60;
? ? ? ? c.hour--;
? ? }
? ? return c;
}

ostream& operator<<(ostream &out, Timer &t)
{
? ? out << t.hour << ":" << t.minute << ":" << t.second << endl;
? ? return out;
}

istream& operator>>(istream&in, Timer &t)
{
? ? cout << "Input hours and minutes." << endl;
? ? in >> t.hour >> t.minute >> t.second;
? ? return in;
}

int main()
{
? ? Timer t1, t2, t3, t4;
? ? cin >> t1 >> t2;
? ? cout << "t1=" << t1;
? ? cout << "t2=" << t2;
? ? t3 = t1 + t2;
? ? cout << "t3=t1+t2=" << t3;
? ? t4 = t1 - t2;
? ? cout << "t4=t1-t2=" << t4;
? ? return 0;
}

剛開始我將函數(shù)聲明為：

friend Timer&operator+(Timer&,Timer&);
friend Timer&operator-(Timer&,Timer&);

對于<<,>>的重載聲明的和長代碼一樣。但是這樣做之后我發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常。

在Time &operator+(Timer&t1,Timer&t2)里我聲明了一個Timer的局部變量，而當(dāng)函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，該指針變成了懸掛指針。

所以，一定謹(jǐn)記不要在返回值為引用的函數(shù)中返回局部變量。

C++函數(shù)返回值和返回引用問題

C++函數(shù)的返回過程基本可以分為兩個階段，返回階段和綁定階段，根據(jù)兩個階段中需要返回的值的類型不同（返回值和引用），和要綁定的值的類型（綁定值和引用）會產(chǎn)生不同的情況。

最基本的規(guī)則是先返回，再綁定，返回和綁定的時候，都有可能發(fā)生移動或者拷貝構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用來創(chuàng)建臨時對象，并且只會發(fā)生一次。更具體的，當(dāng)返回值的時候，函數(shù)返回之前，會調(diào)用一次拷貝構(gòu)造函數(shù)或移動構(gòu)造函數(shù)，函數(shù)在綁定到值的時候，會發(fā)生一次拷貝構(gòu)造函數(shù)或移動構(gòu)造函數(shù)，如果返回時已經(jīng)調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)，則綁定時不會再調(diào)用，而是直接綁定。返回引用或者綁定到引用，在各自階段，不會產(chǎn)生構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用。

下面舉例闡述各種可能的情況（例子中很多情況我們是不該這樣寫的，本文只討論如果這樣做了會怎樣）。

關(guān)于右值引用和移動構(gòu)造函數(shù)的解釋，后面會寫篇東西做個總結(jié)。這里僅需要一條規(guī)則，那就是在需要調(diào)用移動構(gòu)造函數(shù)的情況，如果類沒有定義移動構(gòu)造函數(shù)，則調(diào)用它的拷貝構(gòu)造函數(shù)，后面對未定義移動構(gòu)造函數(shù)的情況，不再贅述。

為敘述方便，定義綁定值和返回值：

綁定值就是函數(shù)賦給的變量，返回值就是函數(shù)的返回值，最終的調(diào)用形式類似：

返回值 fun()
{
?? ?.....
?? ?return 返回值；
}

綁定值 = func();

定義一個類：

class myClass
{
public:
? ? //構(gòu)造函數(shù)
?? ?myClass()
?? ?{
?? ??? ?cout << "construct" << endl;
?? ?}
? ? //拷貝構(gòu)造函數(shù)
?? ?myClass(const myClass& rhs)
?? ?{
?? ??? ?cout << "copy construct" << endl;
?? ?}
? ? //移動構(gòu)造函數(shù)
?? ?myClass(myClass&& rhs)
?? ?{
?? ??? ?cout << "move consturct" << endl;
?? ?}
? ? //析構(gòu)函數(shù)
?? ?~myClass()
?? ?{
?? ??? ?cout << "desctruct" << endl;
?? ?}
};

1.綁定值類型為值類型

返回值類型為值類型，返回的是局部變量：

在函數(shù)返回階段，調(diào)用類的移動構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建返回值，并綁定到綁定值上。移動構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用發(fā)生在函數(shù)返回階段。

例子：

myClass fun()
{
?? ?myClass mc;
?? ?return mc;
}
?
int main()
{
?? ?myClass result = fun();
}

輸出：

construct
move consturct
desctruct
desctruct

2.綁定值類型為值類型

返回值類型為值類型，返回的是局部變量的引用：

首先，這不是一個好的做法，企圖返回一個局部變量的引用結(jié)果通常并不會令人滿意。

函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，函數(shù)幀被回收（實(shí)際上只是設(shè)置了棧頂?shù)牡刂罚瘮?shù)棧中的臨時變量不再有意義。

但是這么做通常也不會造成什么副作用，因?yàn)樵诤瘮?shù)返回階段，會調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)（注意，即使定義了移動構(gòu)造函數(shù)也不會調(diào)用），將生成的新的臨時對象，綁定到綁定值上。

例子：

myClass fun()
{
?? ?myClass mc;
?? ?myClass& mcRef = mc;
? ? ? ? //如果是想返回這個局部變量的引用，并且在函數(shù)外部對其進(jìn)行修改，那必然要失望了。
?? ?return mcRef;
}
?
int main()
{
?? ?myClass result = fun();
}

輸出：

construct
copy construct
desctruct
desctruct

3.綁定值類型為值類型

返回值類型為值類型，返回的是全局變量的引用：

和2中的情形類似，但是由于全局變量的生命周期超過當(dāng)前函數(shù)，所以即使函數(shù)返回，變量仍然存活。在函數(shù)返回階段，仍然會調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，將產(chǎn)生得臨時對象綁定到綁定值上，卻依然不能返回全局對象。

例子：

通常，返回作為參數(shù)而傳遞進(jìn)來的引用的情況更加常見，此時的參數(shù)對于函數(shù)來說，和全局變量類似，即函數(shù)返回，變量的生命周期也不會結(jié)束。

myClass fun(myClass& param)
{
? ? ? ? //最終只能得到param的拷貝
?? ?return param;
}
?
int main()
{
?? ?myClass mc;
?? ?myClass result = fun(mc);
}

輸出：

construct
copy construct
desctruct
desctruct

4.綁定值類型為值類型

返回值類型為引用類型，返回的是局部變量或局部變量的引用：

和情況2情形類似的是，希望以引用的方式返回局部變量或者局部變量的引用，通常也不能取得令人滿意的結(jié)果；但與情況2的情形不同的是，情況2基本不會產(chǎn)生什么副作用，情況2中在函數(shù)返回階段對對象進(jìn)行拷貝，此時對象完整；但是在本情況中，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用。

由于返回值類型為引用類型，在函數(shù)返回階段，并不會調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，而在綁定階段，綁定值是值類型，才會產(chǎn)生拷貝構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，而此時函數(shù)已經(jīng)返回，拷貝函數(shù)拷貝的是函數(shù)中的臨時變量，此時已經(jīng)析構(gòu)了，再進(jìn)行拷貝，只會得到一個被析構(gòu)對象的拷貝，通常，這會產(chǎn)生嚴(yán)重的錯誤。

簡單的說，這種情況下，會先析構(gòu)臨時對象，在拷貝這個臨時對象。

例子：

myClass& fun()
{
?? ?myClass mc;
?? ?//或者myClass mcRef = mc; return mcRef
?? ?return mc;
}
?
int main()
{
?? ?myClass result = fun();
}

輸出：

construct
desctruct
copy construct
desctruct

5.綁定值類型為值類型

返回值類型為引用類型，返回的是全局變量的引用：

基本的情況和2是類似的，即并不能真的的到全局變量的引用，但是也不會產(chǎn)生什么副作用（除非調(diào)用者就是希望或者這個全局變量，并進(jìn)行修改）。由于全局變量在函數(shù)結(jié)束之后并不會被析構(gòu)，所以對它調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)是安全的。和情況4類似，拷貝函數(shù)的調(diào)用也不是發(fā)生在函數(shù)返回階段，而是發(fā)生在綁定階段。

例子：

同樣使用參數(shù)為引用類型的函數(shù)舉例：

myClass& fun(myClass& param)
{
?? ?return param;
}
?
int main()
{
?? ?myClass mc;
?? ?myClass result = fun(mc);
}

輸出：

construct
copy construct
desctruct
desctruct

上述5中情況是將返回值綁定到值類型的情形，所有情形中，均會出現(xiàn)拷貝或移動構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，最終綁定之后，都不可能得到原來的對象，企圖通過這種方式來修改原對象，必然會失敗。

如果綁定值類型為引用類型，返回值類型為值類型，返回的是局部變量，局部變量的引用或者全局變量會怎么樣呢？

這種情況編譯器會報錯，由于函數(shù)返回的是值類型，必然會產(chǎn)生移動構(gòu)造函數(shù)或者拷貝構(gòu)造函數(shù)，產(chǎn)生一個臨時對象，而臨時對象是一個右值，我們常說的引用，其實(shí)是左值引用，而一個右值對象是不能夠綁定到一個左值引用的，所以編譯器會報錯。

我們可以將函數(shù)的返回值版綁定到右值引用變量（使用myClass&&），我們下面討論返回右值引用的情況。但是，有時候返回一個右值引用并且使用它，可能并不能產(chǎn)生想要的結(jié)果（如本文最后例子）。

6.綁定值類型為右值引用

返回值類型為值類型，返回的是局部變量或局部變量的引用或全局變量的引用：

函數(shù)返回階段，由于是返回值類型，所以會調(diào)用移動構(gòu)造函數(shù)或者拷貝構(gòu)造函數(shù)，創(chuàng)建一個不具名的臨時變量（其實(shí)它就是一個右值），可以把它綁定到一個右值引用上。

但是對它的修改是沒有什么意義的，本來函數(shù)創(chuàng)建的這個不具名臨時變量，會在函數(shù)返回之后被析構(gòu)，由于我們增加了一個指向它的引用，所以這個臨時變量的生命周期被延長了，直到指向它的引用離開作用域，它才會析構(gòu)。

例子：

myClass fun()
{
?? ?myClass mc;
?? ?return mc;
}
int main()
{
?? ?myClass&& result = func();
}

輸出：

construct
move consturct
desctruct
desctruct 

myClass fun()
{
?? ?myClass mc;
?? ?myClass& mcRef = mc;
?? ?return mcRef;
}
int main()
{
?? ?myClass&& result = fun();
}

輸出：

construct
copy construct
desctruct
desctruct

7.綁定值類型為為引用類型

返回值類型為引用類型，返回局部變量或局部變量的引用：

由于函數(shù)返回階段和綁定階段都是引用類型，所以不會產(chǎn)生任何拷貝或移動構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，最終綁定值類就是函數(shù)的局部變量，但是由于函數(shù)返回后，局部變量已經(jīng)被析構(gòu)，在保存這個局部變量的引用沒有意義，往往會引起一些詭異的錯誤。

例子：

myClass& fun()
{
?? ?myClass mc;
?? ?//或者myClass& mcRef = mc; return mcRef;
?? ?return mc;
}
?
int main()
{
? ? ? ? //在函數(shù)返回之后，我們甚至還能使用這個result，但是僅僅是編譯器將原來result的位置繼續(xù)解釋成result變量，
? ? ? ? //很有可能很快這個位置會被新的棧幀覆蓋，繼續(xù)使用result，可能會出現(xiàn)“詭異”的問題
?? ?myClass& result = fun();
}

輸出：

construct
desctruct

8.綁定值類型為引用類型

返回值類型為引用類型，返回全局變量的引用：

通常，當(dāng)我們這是我們的真實(shí)意圖，函數(shù)在返回階段和綁定階段均不存在構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，最終綁定值就是需要返回的全局變量，對最終綁定值的任何修改，均會反映到全局變量上。

例子：

依然使用參數(shù)為引用類型的函數(shù)舉例。

myClass& fun(myClass& mc)
{
?? ?return mc;
}
int main()
{
?? ?myClass mc;
?? ?myClass& result = fun(mc);
}

輸出：

construct
desctruct

9.一個思考

右值是不能綁定到左值引用的，但是當(dāng)把右值付給左值會怎樣呢？

如下

int main()
{
?? ?myClass mc;
?? ?myClass result = move(mc);
}

答案是會調(diào)用移動構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個新的對象，并且綁定到綁定值。

輸出：

construct
move consturct
desctruct
desctruct

另一個非常類似的例子：

int main()
{
?? ?myClass mc;
?? ?myClass&& mcRightRef = move(mc);
?? ?myClass result = mcRightRef;
}

和第一個非常類似，但是result的生成是調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)而非移動構(gòu)造函數(shù)完成的。

輸出：

construct
copy construct
desctruct
desctruct

這就涉及到了移動構(gòu)造函數(shù)調(diào)用的時機(jī)，更多關(guān)于右值，右值引用和移動構(gòu)造函數(shù)詳細(xì)的研究，待續(xù)。

以上為個人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

最新評論