在 C++ 中是否有通过引用返回新对象实例的正确方法？

Question

所以我正在编写一些代码，我有这样的代码：

class Box
{
    private:
    float x, y, w, h;

    public:
    //...
    Rectangle & GetRect( void ) const
    {
        return Rectangle( x, y, w, h );
    }
};

然后在一些代码中：

Rectangle rect = theBox.GetRect();

这在我的调试版本中有效，但在发布中存在通过引用返回该矩形的“问题”——我基本上得到了一个未初始化的矩形。Rectangle 类有一个 = 运算符和一个复制构造函数。在不了解为什么会发生这种情况的情况下，我实际上对通过引用返回（新）对象的正确方法更感兴趣 为了...的目的 指派 复制到变量。 我只是傻吗？不应该这样做吗？我知道我可以返回一个指针，然后在赋值时取消引用，但我宁愿不这样做。我的某些部分感觉按值返回会导致对象的冗余复制——编译器是否能找出并优化它？

这似乎是一个微不足道的问题。经过多年的 C++ 编码，我不知道这一点，我感到几乎尴尬，所以希望有人能为我解决这个问题。:)

Answer 1

您无法返回对堆栈上临时对象的引用。您有三个选择：

1. 按值返回
2. 通过指针通过引用返回到您使用 new 运算符在堆上创建的内容。
3. 通过引用返回您通过引用收到的作为参数的内容。[编辑：感谢@harshath.jr 指出了这一点]

请注意，当您按值返回（如下面的代码所示）时，编译器应优化赋值以避免复制 - 即它只会通过将 create+assign+copy 优化为 create 来创建单个矩形（rect）。仅当您从函数返回时创建新对象时，这才有效。

Rectangle GetRect( void ) const
{
    return Rectangle( x, y, w, h );
}

Rectangle rect = theBox.GetRect();

Answer 2

不，你不能这样做。本质上，您在此示例中尝试执行的操作是返回对堆栈上临时变量的引用。当返回引用时，它指向的变量将被销毁，因此引用无效。

Answer 3

按值返回对象（参见下面的示例）实际上可能比您想象的要便宜。编译器通常会优化掉额外的副本。这被称为 返回值优化.

    Rectangle GetRect( void ) const
    {
            return Rectangle( x, y, w, h );
    }

Answer 4

是否有正确的方法可以通过C ++中的引用返回新对象实例？

不，不是通过参考。创建新对象有两种方法：

在堆栈上：

Rectangle makeRect()
{
  return Rectangle(x, y, w, h);
}
Rectangle r = makeRect(); // return by value

在堆上：

Rectangle * makeRect()
{
  return new Rectangle(x, y, w, y);
}
Rectangle * r = makeRect(); // returned a pointer, don't forget to delete it later

为什么不做这样的事情呢？

class Box
{
  private:
    Rectangle mRectangle;

  public:
    Box(float x, float y, float w, float h) :
      mRectangle(x, y, w, h) // Forgive me for making assumptions
                             // about the inner workings of your
                             // code here.
    {
    }

    const Rectangle & GetRect() const
    {
      return mRectangle;
    }
};

Rectangle rect = theBox.GetRect();

“作业”现在应该可以工作了。（从技术上讲，这不是赋值运算符，而是调用的复制构造函数。）

希望能有所帮助

Answer 5

您可能对临时生命周期的概念感到困惑。考虑：

void f1( const A & a ) {
}

A f2() {
   return A;
}

f1( f2() );

这是正常的代码，标准规定 f2 创建的无名临时文件必须挂起足够长的时间才能在 f1 中使用。

但是，您的情况有些不同。你的函数返回的是一个引用，因此无名临时也是一个引用。该引用必须保留足够长的时间才能有用，但它所引用的内容则不需要。

Answer 6

这不可能。引用是指针的另一种形式，实际上，您返回一个对象的地址，该对象将被销毁（调用析构函数），甚至可能在调用者收到控制权时被覆盖。

你可以

• 调用 new 并返回一个指向堆分配对象的指针（也许您应该想到智能指针）或
• 按值返回或
• 通过引用将对象传递到函数中，以便它填充它。

Answer 7

• 要么返回对你的内部结构的引用 Box 类（有一个 Rectangle 成员。返回一个 const 建议参考）。
• 或者只是返回一个 Rectangle. 。请注意，使用习语 return SomeClass(a,b,c); 可能会触发 返回值优化（RVO） 在体面的编译器上。

检查你的 std::complex 实施详情。

Answer 8

如果矩形按位看起来像盒子，即由四个浮点数组成（但有不同的成员函数），您可以使用 重新解释_cast, ，尽管我根本不会推荐它：

    const Rectangle & GetRect( void ) const
    {
            assert(sizeof(Rectangle) == sizeof(Box));
            return reinterpret_cast <Rectangle> (*this);
    }

Answer 9

如果我们想使用 new 并且安全地避免内存泄漏，我们可以使用 auto_ptr

class Box  { 

  private:    float x, y, w, h;   

  public:    

  //...    

  std::auto_ptr<Rectangle> GetRect( void ) const   
  {        
      return std::auto_ptr<Rectangle> ( new Rectangle( x, y, w, h ));   
  }

};