我什么时候应该按值返回，而不是返回唯一指针

Question

我想知道的是，按值返回 Cat 与返回 std::unique_ptr<Cat> 在传递、内存管理和实际使用方面有何不同。

内存管理明智，它们不一样吗？因为值返回的对象和包裹在 unique_ptr 中的对象都会在超出范围后触发其析构函数？

那么，你将如何比较两段代码：

Cat catFactory(string catName) {
    return Cat(catName);
}

std::unique_ptr<Cat> catFactory(string catName) {
    return std::unique_ptr(new Cat(catName));
}

Answer 1

按值返回应被视为默认值。 (*) 偏离默认做法，返回std::unique_ptr<Cat>，需要说明理由。

返回指针的三个主要原因：

1. 多态性。这是返回std::unique_ptr<Cat> 而不是Cat 的最佳理由：您实际上可能正在创建一个派生自Cat 的类型的对象。如果您需要这种多态性，您绝对需要返回某种指针。这就是工厂函数通常返回指针的原因。

2. Cat 无法廉价移动或根本无法移动。 “固有地”不可移动的类型很少见；您通常应该尝试修复Cat，使其可以廉价移动。但当然Cat 可能是其他人拥有的类型，您不能向其添加移动构造函数（甚至可能是复制构造函数）。在这种情况下，您只能使用unique_ptr（并向所有者投诉）。

3. 该函数可能会失败并且无法构造任何有效的Cat。在这种情况下，一种可能性是无论如何按值返回，但如果无法构造 Cat 则抛出异常；另一种是在 C++11/C++14 中，使函数返回 std::unique_ptr<Cat>，并在无法构造 Cat 时返回空指针。但是，在 C++17 中，您应该在这种情况下开始返回 std::optional<Cat> 而不是 std::unique_ptr<Cat>，以避免不必要的堆分配。

(*) 当被调用的函数需要它自己的值副本时，这也适用于 传递 对象，例如， 一个构造函数，该构造函数将从它的论据之一。按值接受对象并移动。

Answer 2

默认情况下，按值返回。

此规则的例外情况：

1. Cat 需要存在于堆中，以便比触发其创建的代码更持久......但在这种情况下，它可能不应该是真正返回的 unique_ptr，而是 shared_ptr。
2. 您实际上并没有构建 Cat，而是访问可以被解释为 Cat 的东西；同样，在这种情况下，您可能不需要唯一指针，而是常规指针（或带有自定义删除器的唯一指针）。
3. 多态性 - 如果它是一家工厂，并且 Cat 是它的产品之一，那么您可能还可以制作 Dog 和 Horse，它们都是 Animals，因此您将返回指向 Animal 的指针。这绝对是您会使用唯一指针的情况。
4. 您的副本、赋值和/或移动构造函数中的黑暗巫术，这使得始终确保您只从远处戳您的猫非常重要。

我不同意@Brian 关于他建议的两个例外的回答：

• 我建议不要使用指针返回类型，以便能够通过返回nullptr 来指示失败。未能返回有效值是异常的原因，即使您想避免它们 - 我建议返回 std::optional。
• 通常不需要移动构造函数来进行返回值优化 - 因此缺少移动构造函数不应成为返回指针的理由。

Answer 3

在内存管理方面它们完全不同。

当然，现在这些简单示例之间的实际功能差异非常小，假设移动语义可以使按值返回便宜（在第二个示例中，它们负责移动指针）。而且，当然，如果您立即让所有内容超出范围，这两个对象将同时被销毁。

但是动态分配的代码远不那么简单，并且添加了“为什么？”因素。

如果不检查函数返回后 将如何使用结果，您将无法真正进一步合理化差异。然后，所有关于自动与动态内存分配的典型考虑因素都会重新发挥作用。

总之，实际上并没有通用的、包罗万象的方法来告诉您工厂是应该动态分配还是按值返回。但是，为了简单起见，我个人更喜欢后者（除非您知道不能），特别是如果您的对象类型通常是可移动的（由于 RVO，这可能不会对函数本身产生太大影响，但可能会对您有所帮助在呼叫站点）。