在C++中返回一个对象

Returning an object in C++

本文关键字：一个对象 返回 C++      更新时间：2023-10-16

我学习C++的背景主要是C和Java，我很想知道在C++中返回对象而不必复制对象的最佳方法是什么。据我所知，C++11引入了右值引用（&&）来从临时变量中移动数据（与复制相反）。示例：

std::string getStr(){
   return "Hello";
}
std::string &&hello = getStr();

我可以想到的另一种方法是使用共享指针。

std::tr1::shared_ptr<std::string> getStr(){
    std::tr1::shared_ptr<std::string> hello(new std::string("Hello"));
    return hello;
}
auto hello = getStr();

我想也许右值参考更好，但在使用它之前，我想先有第二个意见。哪个更好？

此外，如果不使用构造函数设置类中的字段，是否建议将其作为右值引用？示例：

class StringHolder{
   public:
     std::string &&str;
};
StringHolder sh;
sh.str = getStr();

非常感谢你们！

这个问题可能会重复结束。这是一个经常被问到的问题。不过我还是想回答一下。

在C++11中，当您是像std::string这样的对象的客户端时，您应该按值传递它，而不必太担心效率：

std::string getStr(){
   return "Hello";
}
std::string hello = getStr();

在这个级别上，您不需要关心右值引用。只要知道std::string可以非常有效地"复制"右值（例如getStr()的返回）。这种"复制"实际上被称为"移动"，并且是自动启用的，因为您是从rvalue（匿名临时）复制的。

不要试图通过恢复引用计数来优化复制。只有在需要共享所有权语义时才使用引用计数。这句话并不总是正确的。但对于学习基础知识来说，这是一条很好的经验法则。

当你设计需要按值传递的类时，你需要开始担心右值引用：

class Widget
{
    // pointer to heap data
public:
    // ...
};

对于右值引用和移动语义的简要介绍，N2027是一个不错的教程。N2027太长了，不能粘贴在这里，但足够短，便于阅读。std::string遵循N2027中规定的基本原则，使您能够通过价值观传递它，而不会感到内疚。您可以在Widget中遵循相同的设计模式。

通常可以通过返回对成员变量的常量引用来避免复制。例如：

class Circle {
    Point center;
    float radius;
public:
    const Point & getCenter() const { return center; };
};

这相当于执行中的return &center，实际上很可能只是内联，从而导致调用方直接（只读）访问成员。

在构建临时返回的情况下，编译器可能会省略额外的副本作为优化，而不需要特殊的语法。

默认情况下，您应该简单地按值传递内容。如果一个函数不需要修改或复制参数，那么它可以由const&获取，但在其他情况下只需按值获取参数。按值返回对象，并让它移动语义或RVO以避免复制。

C++使用并鼓励"按值"传递对象。移动语义是一种功能，它允许代码在实现这一功能的同时，复制的副本比引入之前更少。通常，代码不需要直接使用右值引用类型来获得移动语义的好处。这是因为临时对象是右值，重载解析将自动选择采用右值引用的方法。

例如：

std::string getStr(){
   return "Hello";
}
std::string hello = getStr();

此代码使用移动语义。return "Hello"构造了一个临时字符串，因此用于初始化返回值对象的构造函数将是move构造函数（尽管实际上返回值优化几乎肯定会避免这种移动）。那么getStr()返回的值是临时的，所以为string hello选择的构造函数也是move构造函数。

我认为你也可以做std::string &&hello = getStr();，但可能没有必要，因为hello已经被移动构建了。

我可以想到的另一种方法是使用共享指针

我认为智能指针通常不是一个好主意，除非你真的需要它们提供的特定所有权语义。使用直接的"按值"传递是一个很好的默认设置，移动语义通常允许您在没有额外复制的情况下使用它。

此外，如果不使用构造函数设置类中的字段，是否建议将其作为右值引用？

不，成员推荐通常不是一个好主意。它们使事情变得更加复杂，你甚至不允许使用它们作为你的例子。如果您的示例代码被允许，那么sh.str = getStr();将是未定义的行为，因为您试图分配给一个不存在的对象。就像std::string *str; *str = getStr();。

Rvalue引用将更快，因为它们是一个内在的语言功能，而不是引用计数类。在这里使用智能或共享指针不会带来任何好处，而且会大大降低清晰度。然而，右值引用是为这类事情设计的语言的一部分。使用右值引用。

如果您想在这种情况下使用智能指针，也许unique_ptr是更好的选择。

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