从函数返回值：引用 vs 结构

Question

我是编程新手，我正在使用这本书学习 C++ 编程语言：编程原理和使用 C++ 的实践。我今天来到这里，是因为在第 8 章的最后，作者专注于函数，并提出了一个练习，让学习者思考一个问题的更好解决方案：

编写一个函数，找出向量参数的最小和最大元素，并计算均值和中位数。不要使用全局变量。要么返回包含结果的struct，要么通过引用参数将它们传回。您更喜欢这两者中的哪一个返回多个值，为什么？

现在，通常我不会定义一个函数来执行多个操作，但在这种情况下，我必须只创建一个函数并考虑如何返回多个值。我的第一种方法是创建一个采用如下引用参数的函数：

void my_func(
    vector<double>& numbers,
    double& min,
    double& max,
    double& mean,
    double& median
);

但是继续编写程序，我开始认为这个解决方案使用了太多参数，也许建议的其他解决方案（使用struct）会更好。你会如何使用struct 来解决这个问题？如何从函数返回多个值？

Answer 1

使用struct 解决这个问题很简单：为返回类型定义一个struct，然后使用它，如下所示：

struct stats {
    double min;
    double max;
    double mean;
    double median;
};
stats my_func(vector<double>& numbers) {
    stats res;
    ...
    res.min = ...
    res.max = ...
    res.mean = ...
    res.median = ...
    return res;
}

这里的权衡是，为了换取更简单的函数签名，函数的用户需要一个一个地提取他们想要的元素。

但是如果结构真的很复杂并且复制的成本变得太昂贵怎么办？

与函数的“有效负载”CPU 时间相比，复制需要一个极端大小的结构变得过于昂贵。最重要的是，当您执行此操作时，C++ 优化器通过采用copy elision 和return value optimization 策略来降低复制成本：

stats s = my_func(numbers);

当struct 变得如此巨大以至于您不想复制它时，可以像这样结合这两种方法：

void my_func(vector<double>& numbers, stats& res);

Answer 2

好吧，你只返回一个结构。

struct res {
   double min; 
   double max;
   double mean;
   double median;
};

res my_func(vector<double>& numbers) {
    res result;
    // do stuff, put result in in result.min etc

    return result;
}

另一个可以用类似的方式完成：

void my_func(vector<double>& numbers,
             res& result)
{
    // the same code except no return value

    return;
}

现在对于您任务中的问题（我不会回答 - 因为这是您喜欢的问题），我想提一下技术差异是什么。

当返回一个结构时，这意味着您可能会创建一个result 结构的临时副本（它还可能导致两个对象res 一个供调用者使用，一个供my_func 使用）。而另一种方法意味着您传递给函数本质上是地址放置结果的位置。有了一个“好的”实现，你最终可能会得到相同的代码。

Answer 3

声明struct

即

struct stats {
   double min;
   double max;
   double mean;
   double median;
};

然后

stats my_func(vector<double>& numbers);

函数会是这样的

stats my_func(vector<double>& numbers) {
    stats return_value;

     // Fill in the structure

    return return_value;
}