用C++返回类的最佳方法

Best Way to Return a Class in C++

本文关键字：最佳 方法 C++ 返回      更新时间：2023-10-16

我正在为一个项目编写C++向量类，我很难决定如何最好地编写一些方法。在我开始之前，我会说这个类有一个很好的复制构造函数和赋值运算符(这将在一秒钟内相关)。该类有一组静态方法，当我想确保两个参数都没有更改时，这些方法会返回向量，它们具有以下签名：

Vector* Vector::subtract(const Vector* v, const Vector* u)
{
double outX = v->myX - u->myX;
double outY = v->myY - u->myY;
double outZ = v->myZ - u->myZ;
return new Vector(outX, outY, outZ);
}

我遇到的问题是，如果我能帮助的话，我不想返回指针。所以我做了一些测试，并意识到如果我只说

return Vector(outX, outY, outZ)

然后像一样分配结果

Vector foo = Vector::subtract(bar, temp)

它将创建一个副本并运行良好。这就是我的问题所在：我刚刚调用了构造函数两次(本质上)，有办法绕过它吗？其次，如果我用这个方法作为另一种方法的论据，比如

foo.multiply(&Vector::subtract(foo, bar), 5)

它还会创建一个副本吗？还是我只是传递了Vector:：减法方法中超出范围的指针？

更普遍地说，什么是最好的(或者至少有更好的)方法来做到这一点？

我刚刚调用了构造函数两次(本质上)有没有方法绕过那个？

您听说过退货价值优化吗？您无需执行任何操作。编译器很可能会为您消除副本。现在，如果您使用C++11并且Vector类管理资源，那么您也可以声明一个移动构造函数，以便在编译器决定不能执行RVO时移动返回值。然而，看起来类只包含3个值，如果是这样的话，复制将和移动一样高效。

&矢量：：减去(foo，bar)

&的作用是什么？那是个错误吗？此外，成员函数未声明为static，因此语法错误。无论如何，假设subtract返回了一个副本，它将返回一个副本并将其作为参数传递给multiply函数。

此外，在另一个注意事项上，Vector* Vector::subtract(const Vector* v, const Vector* u) 会更好地作为Vector* Vector::subtract(const Vector& v, const Vector& u)，这使得在传递减法等参数时语法更干净。

因此，更改您的代码时，会出现以下情况：

Vector Vector::subtract(const Vector& v, const Vector& u)
{
return Vector(v.myX - u.myX, v.myY - u.myY, v.myZ - u.myZ);
}

向动态分配的对象返回指针/引用从来都不是一条路。显而易见的例子是，如果您的函数被递归调用，谁负责取消分配内存？

我从Scott Meyers的一本书中读到，唯一安全的方法是返回对象本身。IIRC可以帮助编译器消除这些本质上是临时的对象(从一个函数返回到另一个函数，而不将每个对象分配给另一个)，其中一种方法是使其匿名(也称为返回值优化，感谢In silico提醒我)。像这样

return Vector(outX, outY, outZ);

与相反

Vector v(outX, outY, outZ);
return v;

所以我为你的减法提出的签名可以归结为：

Vector Vector::subtract(const Vector& v, const Vector& u)

您应该尽可能避免指针，不仅在返回类型中，而且在函数的参数中。尽可能首选引用，必要时使用指针。

如果您更改函数以通过引用获取参数并通过值返回。当在域中有意义时，考虑重载运算符(我认为这里就是这样)：

class Vector { ... };
Vector operator+( Vector const& lhs, Vector const& rhs ) {
return Vector( lhs.x+rhs.x, lhs.y+rhs.y, lhs.z+rhs.y );
}
Vector operator*( Vector const& lhs, Vector const& rhs ) { ... }

然后你可以随意连锁操作：

Vector a(...), b(...);
Vector c = (a + b) * c;

现在大多数编译器都会实现所谓的返回值优化(RVO)来解决这个问题。除非真的有必要，否则不应该返回指针，这是对的。话虽如此，您可能应该使用参考资料。总而言之，如果我要写这个方法，我会这样写：

Vector Vector::subtract(const Vector& v, const Vector& u)
{
return Vector(v.myX - u.myX, v.myY - u.myY, v.myZ - u.myZ);
}
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