C++并返回 null - 在 Java 中有效的方法在 C++ 中不起作用；

Question

因此，我从 Java/C# 到 C++ 的转换相当混乱。尽管我觉得我理解了大部分基础知识，但我的理解中仍然存在一些巨大的漏洞。

例如，考虑以下函数：

Fruit&
FruitBasket::getFruitByName(std::string fruitName)
{
    std::map<std::string,Fruit>::iterator it = _fruitInTheBascit.find(fruitName);
    if(it != _fruitInTheBascit.end()) 
    {
        return (*it).second;
    }
    else
    {
           //I would so love to just return null here
    }

}

其中 _fruitsInTheBascit 是 std::map。如果我查询 getFruitByName("kumquat") 你知道它不会在那里 - 谁吃金橘？但我不希望我的程序崩溃。遇到这些情况应该怎么办？

PS告诉我任何其他我还没有发现的愚蠢行为。

Answer 1

C++ 中不存在空引用这样的东西，因此如果函数返回引用，则不能返回空。您有多种选择：

1. 更改返回类型，以便函数返回指针；如果未找到该元素，则返回 null。

2. 保留引用返回类型，但有某种“哨兵”水果对象，如果找不到该对象，则返回对其的引用。

3. 如果在地图中找不到水果，则保留引用返回类型并引发异常（例如，FruitNotFoundException）。

我倾向于使用（1）如果可能发生故障，以及（3）如果不太可能发生故障，其中“可能”是一个完全主观的衡量标准。我认为（2）有点黑客，但我已经看到它在某些情况下被巧妙地使用。

举一个“不太可能”失败的例子：在我当前的项目中，我有一个管理对象的类，并有一个函数 is_object_present（返回对象是否存在）和一个函数 get_object code> 返回对象。我总是希望调用者在调用 get_object 之前通过调用 is_object_present 来验证对象的存在，因此在这种情况下失败的可能性很小。

Answer 2

好的。很多解决方案。
詹姆斯·麦克内利斯 (James McNellis) 涵盖了所有显而易见的问题。
我个人更喜欢他的解决方案（1），但缺少很多细节。

另一种选择（我只是将其作为替代方案抛弃）是创建一个 Fruit 引用类型，该类型知道该对象是否有效。然后你可以从 getFruitByName() 方法返回这个：

基本上它与返回一个指针相同； 但是没有与指针关联的所有权语义，因此很难判断是否应该删除该指针。通过使用水果引用类型，您不会公开指针，因此不会导致所有权混乱。

class FruitReference
{
    public:
        FruitReference()  // When nothing was found use this.
            :data(NULL)
        {}
        FruitReference(Fruit& fruit)  // When you fidn data.
            :data(&fruit)
        {}
        bool   isValid() const { return data != NULL;}
        Fruit& getRef()  const { return *data; }
    private:
        Fruit*   data; //(not owned)
};

FruitReference const& FruitBasket::getFruitByName(std::string fruitName)   
{   
  std::map<std::string,Fruit>::iterator it = _fruitInTheBascit.find(fruitName);   
  if(it != _fruitInTheBascit.end())    
  {   
    return FruitReference((*it).second);   
  }   
  else   
  {   
    return FruitReference();
  }
}

我确信 boost 有类似的东西，但我在 20 秒的搜索中找不到它。

Answer 3

如果需要 NULL，可以返回指针而不是引用。

Answer 4

引用不能为空。它们在处理异常时效果最好 - 您可以抛出异常，而不是返回错误代码。

或者，您可以使用带有错误代码返回值的“out”参数：

bool FruitBasket::getFruitByName(const std::string& fruitName, Fruit& fruit)
{
    std::map<std::string,Fruit>::iterator it = _fruitInTheBascit.find(fruitName);
    if(it != _fruitInTheBascit.end()) 
    {
        fruit = (*it).second;
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

然后像这样调用它：

Fruit fruit;
bool exists = basket.getFruitByName("apple", fruit);
if(exists)
{
    // use fruit
}

Answer 5

这不起作用的原因是你的函数返回一个引用。引用必须始终是实际实例。 Java 不是 C++。

解决此问题的一种方法是更改​​函数以返回指针，其工作方式更像 java 使用的引用。在这种情况下，您只需return null;即可。

Fruit*
FruitBasket::getFruitByName(std::string fruitName)
{
    std::map<std::string,Fruit>::iterator it = _fruitInTheBascit.find(fruitName);
    if(it != _fruitInTheBascit.end()) 
    {
        return &(*it).second;
    }
    else
    {
           return NULL;
    }

}

如果出于某种原因您想避免这样做，您可以定义一个哨兵对象并返回它。像这样的事情，

Fruit NullFruit;

Fruit&
FruitBasket::getFruitByName(std::string fruitName)
{
    std::map<std::string,Fruit>::iterator it = _fruitInTheBascit.find(fruitName);
    if(it != _fruitInTheBascit.end()) 
    {
        return (*it).second;
    }
    else
    {
        return NullFruit;
    }

}

一个额外的选择是根本不返回。引发异常

class NullFruitException: public std::exception {};

Fruit&
FruitBasket::getFruitByName(std::string fruitName)
{
    std::map<std::string,Fruit>::iterator it = _fruitInTheBascit.find(fruitName);
    if(it != _fruitInTheBascit.end()) 
    {
        return (*it).second;
    }
    else
    {
        throw NullFruitException;
    }

}

Answer 6

詹姆斯·麦克内利斯的回答一针见血。不过，我要指出的是，您应该将 C++ 的指针视为 Java 的引用，而不是将 C++ 的引用视为 Java 的引用。在您的情况下，如果您尝试返回不能为 null 的基本类型，您将执行的操作与在 Java 中执行的操作类似。此时，您基本上正在执行 James 建议的操作：

1. 使其成为指针（对于 Java 中的原语，这意味着使用 Integer 或 Float 等包装类，但在这里您只需使用指针）。但是，请注意，除非您想遇到大麻烦，否则不能返回指向堆栈上变量的指针，因为函数调用完成后内存将消失。

2. 引发异常。

3. 创建一个丑陋的哨兵值来返回（我几乎总是认为这是一个坏主意）。

可能还有其他解决方案，但这些是关键的解决方案，詹姆斯很好地涵盖了这些解决方案。然而，我确实觉得有必要指出，如果你以类似于 Java 中的原语的方式来思考堆栈上的对象，那么你会更容易弄清楚如何处理它们。最好记住，C++ 的引用和 Java 的引用是两种完全不同的野兽。

Answer 7

一个可能为 null 或无效的对象有时会导致 Fallible 对象。我创建的一个示例实现可以在这里找到：易错.h。另一个例子是 boost::可选。

Answer 8

我对 C++ 部门有点生疏。但是是否可以返回 Fruit* 而不是 Fruit& ？

如果您进行此更改，那么您可以说“return null;” （或者返回 NULL，或者返回 0...无论 C++ 的语法是什么）。