返回常量引用参数时出现问题

Question

我知道为什么以下内容不能正确工作，所以我不会问为什么。但我感觉不好的是，在我看来，这是一个非常大的编程障碍。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

string ss("hello");

const string& fun(const string& s) {
        return s;
}

int main(){
        const string& s = fun("hello");
        cout<<s<<endl;
        cout<<fun("hello")<<endl;
}

第一个 cout 将不起作用。第二个cout将会。

我的担忧如下：

是否无法想象方法实现者想要返回一个常量引用且不可避免的参数的情况？
我认为这是完全可能的。
在这种情况下，您会用 C++ 做什么？

谢谢。

Answer 1

在 C++ 中，建立对象的生命周期非常重要。一种常见的技术是为每个对象确定一个“所有者”。所有者负责确保该对象在需要时就存在，并在不需要时将其删除。

通常，所有者是另一个对象，它将所拥有的对象保存在实例变量中。处理此问题的其他典型方法是使其成为全局变量、类的静态成员、局部变量或使用引用计数指针。

在您的示例中，字符串对象没有明确的所有权。它不属于 main() 函数，因为它不是局部变量，并且没有其他所有者。

Answer 2

我感受到你的痛苦。我发现其他情况下，返回 const 引用似乎是正确的做法，但也存在其他丑陋的问题。

幸运的是，这个微妙的问题在 c++0x 中得到了解决。始终按值返回。新的移动构造器将使事情变得如你所愿。

Answer 3

该技术是有效的并且一直在使用。然而，在您的第一个示例中，您将 const char* 转换为临时临时变量 std::string 并尝试返回它，这不是与返回存储在其他地方的对象的常量引用相同。在第二个示例中，您正在做同样的事情，但是您正在使用临时对象被销毁之前的结果，在这种情况下这是合法但危险的（请参阅您的第一个案例。）

更新：请允许我澄清一下我的答案。我是说问题在于临时对象的创建，而不是正确处理所创建对象的生命周期。该技术是一项很好的技术，但它（以及许多其他好的技术）需要满足函数的前置条件和后置条件。这个负担的一部分落在函数程序员身上（他们应该记录它），一部分也落在客户端身上。

Answer 4

我认为这是C++的一个小弱点。不幸的是，有两个因素组合在一起：

• 函数的返回值仅在其参数有效时才有效。
• 隐式转换意味着函数的参数不是它看起来的对象。

我对那些没有考虑他们所指向的对象的生命周期的人没有同情心。但是隐式转换确实是一个具有微妙优点和缺点的语言特性，但这里的分析并不容易。有时隐式转换是个坏消息，这就是为什么存在 explicit 关键字的原因。但问题不在于转换为 string 一般而言是不好的，只是以这种不正确的方式使用这个函数是不好的。

该函数的作者实际上可以通过定义重载来禁用隐式转换：

const char *fun(const char *s) { return s; }

仅此更改就意味着以前不好的代码可以工作。所以我认为在这种情况下这样做是个好主意。当然，如果有人定义了一个 fun 的作者从未听说过的类型，并且它有一个 运算符 std::string() ，那也是没有帮助的。此外，fun 不是一个现实的函数，对于更有用的例程，您可能不想提供对 char* 进行操作的等效函数。在这种情况下，void fun(const char *); 至少强制调用者显式转换为字符串，这可能有助于他们正确使用该函数。

或者，调用者可能会注意到他正在提供一个 char*，并返回对 string 的引用。在我看来，这似乎是一顿免费的午餐，所以应该敲响警钟，这根弦从哪里来，它会持续多久。

Answer 5

是的，我同意在某些情况下这是一个相关问题。

我会使用引用计数指针来“解决”它。

Answer 6

我认为您是在 C++98 中自找麻烦:)

这可以通过两种方式解决。首先，您可以使用共享指针。在这种情况下，内存将由shared_ptr自动管理，你就完成了！但是，在大多数情况下，这是一个糟糕的解决方案。因为您实际上并没有在许多引用之间共享内存。如果您考虑一直使用堆，auto_ptr 是此问题的真正解决方案。 auto_ptr 需要一点点关键改进才能真正可用，这在 C++98 中是不存在的，那就是：移动语义！

更好的解决方案是通过使用 C++0x 中的右值引用来允许所有权在引用之间移动。所以，你的代码看起来像（不确定语法是否正确）：

string fun(const string& s) {
        return s; // return a copy of s
}
....
string s = fun("Hello"); // the actual heap memory is transfered to s.
                         // the temporary is destroyed, but as we said
                        // it is empty, because 's' now owns the actual data!

Answer 7

是否无法想象一种情况，方法实现者想要返回一个 const 引用的参数并且是不可避免的？

问错问题了，真的。您所要做的就是包括返回的引用是否可能是参数（通过引用传递），并将其记录为接口的一部分。 （这通常也很明显。）让调用者决定要做什么，包括将临时对象变成显式对象，然后传递它。

记录返回的指针和引用的生命周期是常见且必需的，例如 std::string::data。

在这种情况下你会用 C++ 做什么？

通常，您可以按值传递和返回。这通常是通过 std::copy（在本例中为目标迭代器）之类的东西来完成的。

Answer 8

在即将推出的 C++ 标准中，右值引用可用于使临时对象保持“活动”状态，并解决您遇到的问题。

您可能还想查找完美转发并移动构造函数。