在 C++ 中返回对静态局部变量的引用答案

【问题标题】：Returning reference to static local variable in C++在 C++ 中返回对静态局部变量的引用
【发布时间】：2009-06-06 15:39:19
【问题描述】：

这个问题只是为了让我更好地理解 C++ 中的静态变量。

我认为如果声明为静态的，我可以返回对 C++ 中的局部变量的引用，因为该变量应该在函数返回后继续存在。为什么这不起作用？

#include <stdio.h>
char* illegal()
{
  char * word = "hello" ;
  return word ;
}

char* alsoNotLegal()
{
  static char * word = "why am I not legal?" ;
  return word ;
}


int main()
{
  // I know this is illegal
  //char * ill = illegal();
  //ill[ 0 ] = '5' ;
  //puts( ill ) ;

  // but why is this? I thought the static variable should "live on" forever -
  char * leg = alsoNotLegal() ;
  leg[ 0 ] = '5' ;
  puts( leg ) ;
}

【问题讨论】：

只是让您知道这些是指针，而不是引用。

标签： c++

【解决方案1】：

这两个函数本身并不违法。首先，在这两种情况下，您都返回一个指针的副本，该指针指向一个具有静态存储持续时间的对象：字符串文字将在整个程序持续时间内存在。

但是您的 main 函数完全是关于未定义的行为。您不允许写入字符串文字的内存 :) 您的 main 函数所做的可以缩减为等效行为

"hello"[0] = '5';
"why am I not legal?"[0] = '5';

两者都是未定义的行为，并且在某些平台上会崩溃（很好！）。

编辑：请注意，字符串文字在 C++ 中具有 const 类型（在 C 中不是这样）：char const[N]。您对指向非常量字符的指针的分配会触发不推荐使用的转换（无论如何，一个好的实现都会发出警告）。因为上述对 const 数组的写入不会触发该转换，所以代码将错误编译。真的，您的代码正在这样做

((char*)"hello")[0] = '5';
((char*)"why am I not legal?")[0] = '5';

阅读C++ strings: [] vs *

【讨论】：

【解决方案2】：

只有指针是静态的，它指向一个常量字符串。做 leg[ 0 ] = '5' 是不行的，因为它会修改常量字符串。

静态在这种情况下几乎没有什么区别，这真的是一样的：

char* alsoNotLegal()
{
     return "why am I not legal?";
}

【讨论】：

是的，你展示了这个是好事，因为大多数人没有意识到你可以做到这一点。

【解决方案3】：

当您像这样定义和初始化指向 char 的指针时：

char * word = "hello";

您实际上是在告诉编译器将固定字符串“hello”放入某个固定的存储区，然后创建word 指针变量指向它。

虽然您将 word 变量更改为指向其他内容，并且如果它确实指向某个可变存储，您可以通过 * 和 [] 运算符更改它指向的内容，但不允许更改固定字符串“你好”通过它。

C++ 允许将固定字符串分配给指向非常量 char 的指针，纯粹是为了向后兼容。最好只将这些字符串分配给指向const char 的指针。例如

const char * word = "hello";

这样可以防止通过编译时类型检查导致非法运行时行为。

编辑：

在您的示例中，将局部变量声明为静态与非静态之间基本上没有外部可见的区别。这会影响每个函数中指针变量的生命周期。它不会影响指针变量指向的固定字符串的生命周期。由于函数返回指针变量的值（在 C++ 中返回总是按值），所以函数中的指针变量是否在函数结束时被销毁并不特别重要.由于字符串文字具有静态存储持续时间，因此字符串本身将始终超出函数的范围。

【讨论】：

【解决方案4】：

你可能想要的是：

char* alsoNotLegal()
{
    static char[] word = "why am I not legal?" ;
 // static char*        x = "X"; <- Not good.
 // static const char*  y = "Y"; <- Good. As the compiler will warn you about
 //                                       Illegal attempts to modify it.

    return word ;
}

注意：在这里，您正在创建一个字符数组“单词”并复制“为什么我不合法？”进入数组。您可以对阵列进行更改。

另外，由于语言处理数组的方式，它们会在脱帽时退化为指针，当您返回数组（或将其作为参数传递）时，它会自动转换为指针。

【讨论】：

【解决方案5】：

这些“即时”字符串存储在 Windows 上 PE 的只读“r”部分。这就是当您尝试写入该位置时遇到操作系统异常的原因。

如果你有 Ollydbg 或者如果你阅读了反汇编输出，你可以看到字符串在 RDATA 部分（只读数据部分）。如果是堆上存储的常规字符串，就没有问题

char* alsoNotLegal()
{
  static char word[] = "why am I not legal?" ;
  return word ;
}

这会起作用，因为字符串将存储在“堆”上，即可执行映像的读/写部分。

【讨论】：

【解决方案6】：

您的 static 是一个 const 字符串文字。你不应该修改它。一些编译器可能允许您这样做。如果相反，您的静态是 std::string，那么您将能够从调用者修改它。

【讨论】：

【解决方案7】：

来自wikipedia：

在 C 编程语言及其后代，术语静态变量至少有两个特定的和本质上不相关的意思，每个与C的static的语义有关关键词：

静态局部变量，通常作用域，但具有静态存储时间（相对于声明的自动局部变量使用 auto 关键字）

静态全局变量，具有通常的静态存储持续时间，但范围为它们所在的文件被定义（相对于外部用 extern 声明的变量关键字）

所以。您声明的静态变量的作用域正常 - 它们的作用域仍在其各自的函数内，并且在这些函数之外不可用。

你仍然可以返回指针，但它们没有任何意义。

编辑：

同样来自this page：

全局函数中的静态局部变量可以被认为是全局变量，因为它们的价值留在记忆中终身计划。1 唯一的区别是它们只是可访问（即范围）到一个功能。

【讨论】：

【解决方案8】：

适合我...？

#include<iostream>
using namespace std;

char* legal() {
    char* word = "helllo";
    return word;
}

char* alsoLegal() {
    static char* word = "hello!";
    return word;
}

int main(){

    cout << legal() << endl;
    cout << alsoLegal() << endl;
    return 0;
}

但正如您在问题的评论中已经指出的那样，我们返回的是指针而不是引用，这只是一个 char&，您只会得到“字符串”的第一个字母。

【讨论】：