我看到EffectiveC++2ed中函數(shù)返回對(duì)象中的說(shuō)明感覺(jué)以后再也不想讓返回任何東西啦。比較怕。
但是有的時(shí)候不返回任何東西是不行的阿。
返回引用，返回指針，返回對(duì)象到底怎么寫？！
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下面是ＥＣ中的內(nèi)容
條款23: 必須返回一個(gè)對(duì)象時(shí)不要試圖返回一個(gè)引用
據(jù)說(shuō)愛(ài)因斯坦曾提出過(guò)這樣的建議：盡可能地讓事情簡(jiǎn)單，但不要過(guò)于簡(jiǎn)單。在c++語(yǔ)言中相似的說(shuō)法應(yīng)該是：盡可能地使程序高效，但不要過(guò)于高效。
一旦程序員抓住了“傳值”在效率上的把柄（參見(jiàn)條款22），他們會(huì)變得十分極端，恨不得挖出每一個(gè)隱藏在程序中的傳值操作。豈不知，在他們不懈地追求純粹的“傳引用”的過(guò)程中，他們會(huì)不可避免地犯另一個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)誤：傳遞一個(gè)并不存在的對(duì)象的引用。這就不是好事了。
看一個(gè)表示有理數(shù)的類，其中包含一個(gè)友元函數(shù)，用于兩個(gè)有理數(shù)相乘：
class rational {
public:
? rational(int numerator = 0, int denominator = 1);
? ...
private:
? int n, d;????????????? // 分子和分母
friend
? const rational????????????????????? // 參見(jiàn)條款21：為什么
??? operator*(const rational& lhs,??? // 返回值是const
????????????? const rational& rhs)????
};
inline const rational operator*(const rational& lhs,
??????????????????????????????? const rational& rhs)
{
? return rational(lhs.n * rhs.n, lhs.d * rhs.d);
}
很明顯，這個(gè)版本的operator*是通過(guò)傳值返回對(duì)象結(jié)果，如果不去考慮對(duì)象構(gòu)造和析構(gòu)時(shí)的開銷，你就是在逃避作為一個(gè)程序員的責(zé)任。另外一件很明顯的事實(shí)是，除非確實(shí)有必要，否則誰(shuí)都不愿意承擔(dān)這樣一個(gè)臨時(shí)對(duì)象的開銷。那么，問(wèn)題就歸結(jié)于：確實(shí)有必要嗎？
答案是，如果能返回一個(gè)引用，當(dāng)然就沒(méi)有必要。但請(qǐng)記住，引用只是一個(gè)名字，一個(gè)其它某個(gè)已經(jīng)存在的對(duì)象的名字。無(wú)論何時(shí)看到一個(gè)引用的聲明，就要立即問(wèn)自己：它的另一個(gè)名字是什么呢？因?yàn)樗厝贿€有另外一個(gè)什么名字（見(jiàn)條款m1）。拿operator*來(lái)說(shuō)，如果函數(shù)要返回一個(gè)引用，那它返回的必須是其它某個(gè)已經(jīng)存在的rational對(duì)象的引用，這個(gè)對(duì)象包含了兩個(gè)對(duì)象相乘的結(jié)果。
但，期望在調(diào)用operator*之前有這樣一個(gè)對(duì)象存在是沒(méi)道理的。也就是說(shuō)，如果有下面的代碼：
rational a(1, 2);??????????????? // a = 1/2
rational b(3, 5);??????????????? // b = 3/5
rational c = a * b;????????????? // c 為 3/10
期望已經(jīng)存在一個(gè)值為3/10的有理數(shù)是不現(xiàn)實(shí)的。如果operator* 一定要返回這樣一個(gè)數(shù)的引用，就必須自己創(chuàng)建這個(gè)數(shù)的對(duì)象。
一個(gè)函數(shù)只能有兩種方法創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象：在堆棧里或在堆上。在堆棧里創(chuàng)建對(duì)象時(shí)伴隨著一個(gè)局部變量的定義，采用這種方法，就要這樣寫operator*：
// 寫此函數(shù)的第一個(gè)錯(cuò)誤方法
inline const rational& operator*(const rational& lhs,
???????????????????????????????? const rational& rhs)
{
? rational result(lhs.n * rhs.n, lhs.d * rhs.d);
? return result;
}
這個(gè)方法應(yīng)該被否決，因?yàn)槲覀兊哪繕?biāo)是避免構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用，但result必須要象其它對(duì)象一樣被構(gòu)造。另外，這個(gè)函數(shù)還有另外一個(gè)更嚴(yán)重的問(wèn)題，它返回的是一個(gè)局部對(duì)象的引用，關(guān)于這個(gè)錯(cuò)誤，條款31進(jìn)行了深入的討論。
那么，在堆上創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象然后返回它的引用呢？基于堆的對(duì)象是通過(guò)使用new產(chǎn)生的，所以應(yīng)該這樣寫operator*：
// 寫此函數(shù)的第二個(gè)錯(cuò)誤方法
inline const rational& operator*(const rational& lhs,
???????????????????????????????? const rational& rhs)
{
? rational *result =
??? new rational(lhs.n * rhs.n, lhs.d * rhs.d);
? return *result;
}
首先，你還是得負(fù)擔(dān)構(gòu)造函數(shù)調(diào)用的開銷，因?yàn)閚ew分配的內(nèi)存是通過(guò)調(diào)用一個(gè)適當(dāng)?shù)臉?gòu)造函數(shù)來(lái)初始化的（見(jiàn)條款5和m8）。另外，還有一個(gè)問(wèn)題：誰(shuí)將負(fù)責(zé)用delete來(lái)刪除掉new生成的對(duì)象呢？
實(shí)際上，這絕對(duì)是一個(gè)內(nèi)存泄漏。即使可以說(shuō)服operator*的調(diào)用者去取函數(shù)返回值地址，然后用delete去刪除它（絕對(duì)不可能——條款31展示了這樣的代碼會(huì)是什么樣的），但一些復(fù)雜的表達(dá)式會(huì)產(chǎn)生沒(méi)有名字的臨時(shí)值，程序員是不可能得到的。例如：
rational w, x, y, z;
w = x * y * z;
兩個(gè)對(duì)operator*的調(diào)用都產(chǎn)生了沒(méi)有名字的臨時(shí)值，程序員無(wú)法看到，因而無(wú)法刪除。（再次參見(jiàn)條款31）
也許，你會(huì)想你比一般的熊——或一般的程序員——要聰明；也許，你注意到在堆棧和堆上創(chuàng)建對(duì)象的方法避免不了對(duì)構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用；也許，你想起了我們最初的目標(biāo)是為了避免這種對(duì)構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用；也許，你有個(gè)辦法可以只用一個(gè)構(gòu)造函數(shù)來(lái)搞掂一切；也許，你的眼前出現(xiàn)了這樣一段代碼：operator*返回一個(gè)“在函數(shù)內(nèi)部定義的靜態(tài)rational對(duì)象”的引用：
// 寫此函數(shù)的第三個(gè)錯(cuò)誤方法
inline const rational& operator*(const rational& lhs,
???????????????????????????????? const rational& rhs)
{
? static rational result;????? // 將要作為引用返回的
?????????????????????????????? // 靜態(tài)對(duì)象
? lhs和rhs 相乘，結(jié)果放進(jìn)result；
? return result;
}
這個(gè)方法看起來(lái)好象有戲，雖然在實(shí)際實(shí)現(xiàn)上面的偽代碼時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)，不調(diào)用一個(gè)rational構(gòu)造函數(shù)是不可能給出result的正確值的，而避免這樣的調(diào)用正是我們要談?wù)摰闹黝}。就算你實(shí)現(xiàn)了上面的偽代碼，但，你再聰明也不能最終挽救這個(gè)不幸的設(shè)計(jì)。
想知道為什么，看看下面這段寫得很合理的用戶代碼：
bool operator==(const rational& lhs,????? // rationals的operator==
??????????????? const rational& rhs);???? //
rational a, b, c, d;
...
if ((a * b) == (c * d)) {
? 處理相等的情況;
} else {
? 處理不相等的情況;
}
看出來(lái)了嗎？((a*b) == (c*d)) 會(huì)永遠(yuǎn)為true，不管a，b，c和d是什么值！
用等價(jià)的函數(shù)形式重寫上面的相等判斷語(yǔ)句就很容易明白發(fā)生這一可惡行為的原因了：
if (operator==(operator*(a, b), operator*(c, d)))
注意當(dāng)operator==被調(diào)用時(shí)，總有兩個(gè)operator*剛被調(diào)用，每個(gè)調(diào)用返回operator*內(nèi)部的靜態(tài)rational對(duì)象的引用。于是，上面的語(yǔ)句實(shí)際上是請(qǐng)求operator==對(duì)“operator*內(nèi)部的靜態(tài)rational對(duì)象的值”和“operator*內(nèi)部的靜態(tài)rational對(duì)象的值”進(jìn)行比較，這樣的比較不相等才怪呢！
幸運(yùn)的話，我以上的說(shuō)明應(yīng)該足以說(shuō)服你：想“在象operator*這樣的函數(shù)里返回一個(gè)引用”實(shí)際上是在浪費(fèi)時(shí)間。但我沒(méi)幼稚到會(huì)相信幸運(yùn)總會(huì)光臨自己。一些人——你們知道這些人是指誰(shuí)——此刻會(huì)在想，“唔，上面那個(gè)方法，如果一個(gè)靜態(tài)變量不夠用，也許可以用一個(gè)靜態(tài)數(shù)組……”
請(qǐng)就此打住！我們難道還沒(méi)受夠嗎？
我不能讓自己寫一段示例代碼來(lái)太高這個(gè)設(shè)計(jì)，因?yàn)榧词怪槐в猩厦孢@種想法都足以令人感到羞愧。首先，你必須選擇一個(gè)n，指定數(shù)組的大小。如果n太小，就會(huì)沒(méi)地方儲(chǔ)存函數(shù)返回值，這和我們前面否定的那個(gè)“采用單個(gè)靜態(tài)變量的設(shè)計(jì)”相比沒(méi)有什么改進(jìn)。如果n太大，就會(huì)降低程序的性能，因?yàn)楹瘮?shù)第一次被調(diào)用時(shí)數(shù)組中每個(gè)對(duì)象都要被創(chuàng)建。這會(huì)帶來(lái)n個(gè)構(gòu)造函數(shù)和n個(gè)析構(gòu)函數(shù)的開銷，即使這個(gè)函數(shù)只被調(diào)用一次。如果說(shuō)"optimization"（最優(yōu)化）是指提高軟件的性能的過(guò)程， 那么現(xiàn)在這種做法簡(jiǎn)直可以稱為"pessimization"（最差化）。最后，想想怎么把需要的值放到數(shù)組的對(duì)象中以及需要多大的開銷？在對(duì)象間傳值的最直接的方法是通過(guò)賦值，但賦值的開銷又有多大呢？一般來(lái)說(shuō)，它相當(dāng)于調(diào)用一個(gè)析構(gòu)函數(shù)（摧毀舊值）再加上調(diào)用一個(gè)構(gòu)造函數(shù)（拷貝新值）。但我們現(xiàn)在的目標(biāo)正是為了避免構(gòu)造和析構(gòu)的開銷啊！面對(duì)現(xiàn)實(shí)吧：這個(gè)方法也絕對(duì)不能選用。
所以，寫一個(gè)必須返回一個(gè)新對(duì)象的函數(shù)的正確方法就是讓這個(gè)函數(shù)返回一個(gè)新對(duì)象。對(duì)于rational的operator*來(lái)說(shuō)，這意味著要不就是下面的代碼（就是最初看到的那段代碼），要不就是本質(zhì)上和它等價(jià)的代碼：
inline const rational operator*(const rational& lhs,
??????????????????????????????? const rational& rhs)
{
? return rational(lhs.n * rhs.n, lhs.d * rhs.d);
}
的確，這會(huì)導(dǎo)致“operator*的返回值構(gòu)造和析構(gòu)時(shí)帶來(lái)的開銷”，但歸根結(jié)底它只是用小的代價(jià)換來(lái)正確的程序運(yùn)行行為而已。況且，你所擔(dān)心的開銷還有可能永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)：和所有程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言一樣，c++允許編譯器的設(shè)計(jì)者采用一些優(yōu)化措施來(lái)提高所生成的代碼的性能，所以，在有些場(chǎng)合，operator*的返回值會(huì)被安全地除去（見(jiàn)條款m20）。當(dāng)編譯器采用了這種優(yōu)化時(shí)（當(dāng)前大部分編譯器這么做），程序和以前一樣繼續(xù)工作，只不過(guò)是運(yùn)行速度比你預(yù)計(jì)的要快而已。
以上討論可以歸結(jié)為：當(dāng)需要在返回引用和返回對(duì)象間做決定時(shí)，你的職責(zé)是選擇可以完成正確功能的那個(gè)。至于怎么讓這個(gè)選擇所產(chǎn)生的代價(jià)盡可能的小，那是編譯器的生產(chǎn)商去想的事。