在 C++ 中何时返回指针、标量和引用？

Question

我正从 Java 转向 C++，对该语言的灵活性有点困惑。一点是，存储对象有三种方式：指针、引用和标量（如果我理解正确的话，存储对象本身）。

我倾向于尽可能使用引用，因为这尽可能接近 Java。在某些情况下，例如派生属性的 getter，这是不可能的：

MyType &MyClass::getSomeAttribute() {
    MyType t;
    return t;
}

这不会编译，因为 t 仅存在于 getSomeAttribute() 范围内，并且如果我返回引用它，在客户端可以使用它之前它不会指向任何地方。

因此，我有两个选择：

1. 返回一个指针
2. 返回一个标量

返回一个指针将如下所示：

MyType *MyClass::getSomeAttribute() {
    MyType *t = new MyType;
    return t;
}

这可行，但客户端必须检查该指针是否为 NULL 才能真的很确定，有些东西不需要参考文献。另一个问题是调用者必须确保 t 被释放，如果可以避免的话我宁愿不处理它。

另一种方法是返回对象本身（标量）：

MyType MyClass::getSomeAttribute() {
    MyType t;
    return t;
}

这非常简单，这正是我在这种情况下想要的：它感觉像一个引用，并且不能为空。如果该对象超出客户端代码的范围，则会将其删除。非常方便。但我很少看到有人这样做，这有什么原因吗？如果我返回标量而不是指针或引用，是否会出现某种性能问题？

处理这个问题最常见/最优雅的方法是什么？

Answer 1

按值返回。编译器可以优化掉副本，因此最终结果就是您想要的。创建一个对象，并将其返回给调用者。

我认为你很少看到人们这样做的原因是因为你看到了错误的 C++ 代码。 ;)
大多数来自 Java 的人都觉得做这样的事情不舒服，所以他们到处调用 new 。然后他们到处都会出现内存泄漏，必须检查 NULL 以及可能导致的所有其他问题。 :)

还值得指出的是，C++ 引用与 Java 引用几乎没有共同之处。
Java 中的引用与指针更加相似（它可以重新定位，或设置为 NULL）。
事实上，唯一真正的区别是指针也可以指向垃圾值（如果它未初始化，或者它指向已超出范围的对象），并且您可以对指针进行指针算术运算大批。
C++ 引用是对象的别名。 Java 引用的行为并非如此。

Answer 2

很简单，尽可能避免使用指针和 new 动态分配。请改用值、引用和自动分配的对象。当然，您不能总是避免动态分配，但这应该是最后的手段，而不是首选。

Answer 3

按值返回可能会导致性能损失，因为这意味着需要复制对象。如果它是一个大对象，比如列表，那么该操作可能会非常昂贵。

但现代编译器非常善于避免这种情况发生。 C++ 标准明确规定允许编译器在某些情况下删除副本。与您提供的示例代码相关的特定实例称为“返回值优化”。

就我个人而言，当我返回成员变量时，我通过（通常是 const）引用返回，并在需要时返回某种类型的智能指针对象（通常是 ::std::auto_ptr）动态分配一些东西。否则我按值返回。

我也经常使用 const 引用参数，这在 C++ 中很常见。这是一种传递参数并表示“不允许该函数触及此参数”的方式。基本上是只读参数。但它应该只用于比单个整数或指针更复杂的对象。

我认为 Java 的一大变化是 const 很重要并且使用非常频繁。学会理解它并使它成为你的朋友。

我还认为尼尔的答案是正确的，他指出尽可能避免动态分配是一个好主意。您不应该过度扭曲您的设计来实现这种情况，但您绝对应该更喜欢不必发生这种情况的设计选择。

Answer 4

按值返回是 C++ 中常见的做法。但是，当您传递对象时，您是通过引用传递的。

示例

 main()
   {

       equity trader;

       isTraderAllowed(trader);

       ....
    }

    bool isTraderAllowed(const equity& trdobj)
    {
             ... // Perform your function routine here.
    }

上面是通过引用传递对象的简单示例。实际上，您将有一个名为 isTraderAllowed 的方法用于类权益，但我向您展示了按引用传递的实际用法。

Answer 5

关于通过值或引用传递的一点：
考虑到优化，假设一个函数是内联的，如果它的参数声明为“const DataType objectName”，并且DataType可以是任何东西，甚至是基元，则不会涉及对象复制；并且如果其参数被声明为“const DataType & objectName”或“DataType & objectName”，那么数据类型也可以是任何东西，甚至是基元，则不会涉及地址获取或指针。在前面的两种情况下，输入参数都直接在汇编代码中使用。

关于参考的一点：
引用并不总是指针，例如，当函数体内有以下代码时，引用就不是指针：

int adad=5;
int & reference=adad;  

关于按值返回的一点：
正如一些人提到的，使用具有优化能力的良好编译器，按任何类型的值返回都不会导致额外的副本。

关于通过引用返回的一点：
对于内联函数和优化，通过引用返回将不涉及地址获取或指针。