如何声明一个存储引用返回的对象的变量？

Question

C++ 引用仍然让我感到困惑。假设我有一个函数/方法，它创建一个 Foo 类型的对象并通过引用返回它。 （我假设如果我想返回对象，它不能是分配在堆栈上的局部变量，所以我必须用new在堆上分配它）：

Foo& makeFoo() {
    ...
    Foo* f = new Foo;
    ...
    return *f;
}

当我想将创建的对象存储在另一个函数的局部变量中时，类型应该是Foo

void useFoo() {

    Foo f = makeFoo();
    f.doSomething();
}

或Foo&?

void useFoo() {

    Foo& f = makeFoo();
    f.doSomething();
}

由于两者都是正确的语法：这两个变体之间是否存在显着差异？

Answer 1

是的，第一个将复制返回的引用，而第二个将是对makeFoo 返回的引用。

请注意，使用第一个版本会导致内存泄漏（很可能），除非您在复制构造函数中使用了一些黑魔法。

嗯，第二个也会导致泄漏，除非你打电话给delete &f;。

底线：不要。随波逐流，按价值回报。或智能指针。

Answer 2

你的第一个代码做了很多工作：

void useFoo() {
    Foo f = makeFoo();  // line 2
    f.doSomething();
}

想到第 2 行，发生了一些有趣的事情。首先，编译器将发出代码以使用类的默认构造函数在f 处构造一个Foo 对象。然后，它将调用makeFoo()，它还会创建一个新的Foo 对象并返回对该对象的引用。编译器还必须发出代码，将makeFoo() 的临时返回值复制到f 的对象中，然后它会销毁临时对象。一旦第 2 行完成，就会调用 f.doSomething()。但就在useFoo() 返回之前，我们也销毁了f 处的对象，因为它超出了范围。

您的第二个代码示例效率更高，但实际上可能是错误的：

void useFoo() {
    Foo& f = makeFoo();   // line 2
    f.doSomething();
}

考虑该示例中的第 2 行，我们意识到我们没有为 f 创建对象，因为它只是一个引用。 makeFoo() 函数返回一个新分配的对象，我们保留对它的引用。我们通过该引用调用doSomething()。但是当useFoo() 函数返回时，我们永远不会破坏makeFoo() 为我们创建的新对象并且它会泄漏。

有几种不同的方法可以解决此问题。如果您不介意额外的构造函数、创建、复制和销毁，您可以只使用第一个代码片段中的引用机制。 （如果您有微不足道的构造函数和析构函数，并且没有太多（或没有）要复制的状态，那么这并不重要。）您可以只返回一个指针，这强烈暗示调用者负责管理生命周期被引用对象的循环。

如果你返回一个指针，你暗示调用者必须管理对象的生命周期，但你没有强制执行它。总有一天，某个地方的某个人会出错。因此，您可能会考虑创建一个包装类来管理引用并提供访问器来封装对象的管理。 （如果您愿意，您甚至可以将其烘焙到Foo 类本身中。）这种类型的包装类在其通用形式中称为“智能指针”。如果您使用的是 STL，您将在 the std::unique_ptr template class 中找到智能指针实现。

Answer 3

函数永远不应该返回对创建的新对象的引用。当你创建一个新值时，你应该返回一个值或一个指针。返回一个值几乎总是首选，因为几乎所有编译器都会使用 RVO/NRVO 来消除额外的副本。

返回一个值：

Foo makeFoo(){
    Foo f;
    // do something
    return f;
}

// Using it
Foo f = makeFoo();

返回一个指针：

Foo* makeFoo(){
    std::unique_ptr<Foo> p(new Foo());  // use a smart pointer for exception-safety
    // do something
    return p.release();
}

// Using it
Foo* foo1 = makeFoo();                 // Can do this
std::unique_ptr<Foo> foo2(makeFoo());   // This is better