在 C++ 中是否有正确的方法通过引用返回新对象实例？

Question

所以我正在编写一些代码，我有这样的东西：

class Box
{
    private:
    float x, y, w, h;

    public:
    //...
    Rectangle & GetRect( void ) const
    {
        return Rectangle( x, y, w, h );
    }
};

然后在一些代码中：

Rectangle rect = theBox.GetRect();

这在我的调试版本中有效，但在发布中存在通过引用返回该矩形的“问题” - 我基本上得到了一个未初始化的矩形。 Rectangle 类有一个 = 运算符和一个复制构造函数。 在不了解为什么会发生这种情况的情况下，我实际上更感兴趣的是通过引用返回（新）对象的正确方法为了分配复制到变量。我只是傻吗？ 不应该这样做吗？ 我知道我可以返回一个指针，然后在赋值时取消引用，但我宁愿不这样做。 我的某些部分感觉按值返回会导致对象的冗余复制——编译器是否能找出并优化它？

这似乎是一个微不足道的问题。 经过多年的 C++ 编码，我不知道这一点，我感到几乎尴尬，所以希望有人能为我解决这个问题。 :)

Answer 1

您无法返回对堆栈上临时对象的引用。 您有三个选择：

1. 按值返回
2. 通过指向您使用 new 运算符在堆上创建的内容的指针按引用返回。
3. 通过引用返回您通过引用收到的作为参数的内容。 [编辑：感谢@harshath.jr指出这一点]

请注意，当您按下面的代码中的值返回时，编译器应该优化分配以避免复制 - 即它只会创建一个矩形（矩形）将创建+分配+复制优化为创建。 仅当您从函数返回时创建新对象时，这才有效。

Rectangle GetRect( void ) const
{
    return Rectangle( x, y, w, h );
}

Rectangle rect = theBox.GetRect();

Answer 2

不，你不能这样做。 本质上，您在此示例中尝试执行的操作是返回对堆栈上临时变量的引用。 当返回引用时，它指向的变量将被销毁，因此引用无效。

Answer 3

按值返回对象（参见下面的示例）实际上可能比您想象的要便宜。 编译器通常会优化掉额外的副本。 这称为返回值优化。

    Rectangle GetRect( void ) const
    {
            return Rectangle( x, y, w, h );
    }

Answer 4

是否有正确的方法返回新的
C++ 中通过引用实现对象实例？

不，不是参考。 创建新对象有两种方法：

在堆栈上：

Rectangle makeRect()
{
  return Rectangle(x, y, w, h);
}
Rectangle r = makeRect(); // return by value

在堆上：

Rectangle * makeRect()
{
  return new Rectangle(x, y, w, y);
}
Rectangle * r = makeRect(); // returned a pointer, don't forget to delete it later

为什么不这样做呢？

class Box
{
  private:
    Rectangle mRectangle;

  public:
    Box(float x, float y, float w, float h) :
      mRectangle(x, y, w, h) // Forgive me for making assumptions
                             // about the inner workings of your
                             // code here.
    {
    }

    const Rectangle & GetRect() const
    {
      return mRectangle;
    }
};

Rectangle rect = theBox.GetRect();

“作业”现在应该可以工作了。 （从技术上讲，这不是赋值运算符，而是被调用的复制构造函数。）

希望有所帮助

Answer 5

您可能对临时生命周期的概念感到困惑。 考虑一下：

void f1( const A & a ) {
}

A f2() {
   return A;
}

f1( f2() );

这是正常的代码，并且标准规定 f2 创建的无名临时文件必须挂起足够长的时间才能在 f1 中使用。

但是，您的情况有些不同。 你的函数返回的是一个引用，因此无名临时也是一个引用。 该引用必须保留足够长的时间才能有用，但它所引用的内容则不需要。

Answer 6

这不可能。 引用是指针的另一种形式，实际上，您返回一个对象的地址，该对象将被销毁（调用析构函数），甚至可能在调用者收到控制权时被覆盖。

您可以

• 调用 new 并返回一个指向堆分配对象的指针（也许您应该考虑智能指针），也可以
• 按值返回或
• 通过引用将对象传递到函数中以便填充它。

Answer 7

• 要么返回对 Box 类内部的引用（有一个 Rectangle 成员。建议返回 const 引用）。
• 或者只返回一个矩形。 请注意，使用习惯用法 return SomeClass(a,b,c); 可能会触发 在不错的编译器上进行返回值优化 (RVO)。

检查您的 std::complex 实现以了解详细信息。

Answer 8

如果矩形按位看起来像 Box ie 由四个浮点数组成（但有不同的成员函数），则可以使用reinterpret_cast，尽管我根本不推荐它：

    const Rectangle & GetRect( void ) const
    {
            assert(sizeof(Rectangle) == sizeof(Box));
            return reinterpret_cast <Rectangle> (*this);
    }

Answer 9

如果我们想使用 new 并且安全地避免内存泄漏，我们可以使用 auto_ptr

class Box  { 

  private:    float x, y, w, h;   

  public:    

  //...    

  std::auto_ptr<Rectangle> GetRect( void ) const   
  {        
      return std::auto_ptr<Rectangle> ( new Rectangle( x, y, w, h ));   
  }

};