C++ get 方法 - 按值或按引用返回

Question

我问了一个非常简单的问题，但不幸的是我自己无法找到答案。

假设我有一些数据结构来保存设置并充当设置映射。 我有一个 GetValue(const std::string& name) 方法，它返回相应的值。

现在我想弄清楚 - 什么样的返回值方法会更好。最明显的方法是让我的方法表现得像

std::string GetValue(const std::string& name) const

并返回对象的副本，并在性能方面依赖 RVO。

另一种方法意味着创建两种方法

std::string& GetValue(...)
const std::string& GetValue(...) const

，这通常意味着复制代码或使用一些邪恶的常量转换来两次使用这些例程之一。

#问

在这种情况下您会选择什么？为什么？

Answer 1

实际上我可能会

std::string GetValue(const std::string& name) const;
// or
const std::string* GetValue(const std::string& name) const;

void SetValue(std::string name, std::string value);

首先使用：Setter：

• 在 SetValue 中按值传递允许编译器进行一些无法通过 const 引用传递进行的优化，Dave Abrahams 在一篇文章中对此进行了解释，“想要速度？按值传递。”
• 使用Setter 通常更好，因为您可以检查正在设置的值，而使用普通引用则不能保证调用者不会对数据做任何愚蠢的事情。

对于 getter：

• 通过复制返回似乎是一种浪费，因为大多数时候您不会修改返回的对象（对于设置映射），但是指针或引用确实意味着别名的对象将生存足够长的时间，如果您不能保证它那么这一点就毫无意义了：按值返回。还可以复制允许避免暴露内部细节，例如，如果您突然切换到 std::wstring 因为您需要 UTF-8 中的一些设置...
• 如果您需要性能，那么您就是准备在这个部门做一些让步。然而，引用不允许您表示属性不存在（除非您有一些神奇的值），而指针则可以轻松实现（NULL 已经为您删除）。

Answer 2

这取决于用途。 GetValue("foo") = "bar" 应该有意义吗？在这种情况下，按值返回不会达到您想要的效果。

Answer 3

如果您可以通过 const 引用返回，请执行此操作。按值返回 std::string 等内存管理类的唯一原因是因为它是临时字符串。

Answer 4

这是C++非常“敏感”的一点。恕我直言，这是 C++ 设计的最弱点之一。
AFAIK 没有真正好的选择，既美观又性能良好。

值得一提的是，RVO 优化通常只完成一部分工作。如果没有它，典型的表达是这样的：

std::string txt = GetValue("...");

实际上会产生 2 个副本！
取决于编译器，但通常 RVO 优化仅消除一个副本，但另一个副本仍然存在。

Answer 5

我添加这个答案是为了避免未来对 C++ 经验较少的读者编写产生未定义行为的代码。

该问题没有指定 Getter 函数所属的类是否存储要返回的值的副本。

让我们首先处理按值返回的情况。这是您通常会选择的选项。

std::string GetValue(const std::string& name) const

这是有效的 C++，不会产生未定义的行为。

OP 没有指定返回值是如何产生的。可能是这样的：

std::string GetValue(const std::string& name) const
{
    std::string temporary = function_of_name(name);
    // for example:
    // std::string temporary = "Hello " + name + "!";
    return temporary;
}

在上面的示例中，在 GetValue 范围内创建了一个临时对象。在函数作用域的末尾，它按值返回，这意味着要么创建对象的副本，要么更有可能编译器执行返回值优化 (RVO)（C++ 11 之前和之后）并且该副本是“优化的”出”或“省略”。

请不要将此与现代 C++ 11 及更高版本的“移动语义”混淆。这是一个不同但相关的概念。 RVO 在移动语义之前就已经存在，并且大多数优秀的 C++ 03 编译器都将执行 RVO。

要点是，在这里返回任何类型的引用（例如 std::string& ）都会产生未定义的行为，因为该对象在函数体末尾超出了范围，并且返回的引用现在指向已从记忆中删除/删除的东西。 （引用只是应用了额外语法糖的指针。）

第二种情况

如果类存储要返回的对象的副本，则返回引用是有效的操作。然而，它不可能比第一个 RVO 案例快很多。

如果有必要，我可以稍后对此进行扩展以添加更多详细信息，但希望现在已经清楚为什么会出现这种情况。