返回对对象而不是副本的 const 引用

Returning a const reference to an object instead of a copy

本文关键字：副本 const 引用 对象 返回      更新时间：2023-10-16

在重构一些代码时，我遇到了一些返回 std：：string 的 getter 方法。 例如，像这样的东西：

class foo
{
private:
    std::string name_;
public:
    std::string name()
    {
        return name_;
    }
};

当然，getter会更好地返回const std::string&？ 当前方法是返回效率不高的副本。 返回常量引用会导致任何问题吗？

这可能导致问题的唯一方法是调用方存储引用，而不是复制字符串，并在对象被销毁后尝试使用它。 喜欢这个：

foo *pFoo = new foo;
const std::string &myName = pFoo->getName();
delete pFoo;
cout << myName;  // error! dangling reference

但是，由于现有函数返回副本，因此您将不破坏任何现有代码。

编辑：现代C++（即C++11及更高版本）支持返回值优化，因此不再不赞成按值返回内容。 仍然应该注意按值返回非常大的对象，但在大多数情况下应该没问题。

实际上，另一个专门返回字符串而不是通过引用的问题是，std::string通过c_str（）方法通过指向内部const char*的指针提供访问。 这让我头疼地调试了好几个小时。 例如，假设我想从 foo 获取名称，并将其传递给 JNI 以用于构造一个稍后传递给 Java 的 jstring，并且name()返回一个副本而不是引用。 我可能会写这样的东西：

foo myFoo = getFoo(); // Get the foo from somewhere.
const char* fooCName = foo.name().c_str(); // Woops!  foo.name() creates a temporary that's destructed as soon as this line executes!
jniEnv->NewStringUTF(fooCName);  // No good, fooCName was released when the temporary was deleted.

如果你的调用者要做这种事情，最好使用某种类型的智能指针或常量引用，或者至少在你的 foo.name（）方法上有一个讨厌的警告注释标题。 我之所以提到 JNI，是因为以前的 Java 程序员可能特别容易受到这种类型的方法链的影响，否则这种方法链可能看起来无害。

const 引用返回的一个问题是，如果用户编码如下内容：

const std::string & str = myObject.getSomeString() ;

通过std::string返回，临时对象将保持活动状态并附加到 str，直到 str 超出范围。

但是const std::string &会发生什么？我的猜测是，我们将有一个对对象的 const 引用，当它的父对象解除分配它时，该对象可能会死亡：

MyObject * myObject = new MyObject("My String") ;
const std::string & str = myObject->getSomeString() ;
delete myObject ;
// Use str... which references a destroyed object.

所以我更喜欢 const 引用返回（因为，无论如何，我只是更愿意发送引用而不是希望编译器会优化额外的临时），只要遵守以下约定："如果你想要它超出我的对象存在，他们会在我的对象被破坏之前复制它"

std：：string 的某些实现与写入时复制语义共享内存，因此按值返回几乎与按引用返回一样高效，并且您不必担心生命周期问题（运行时会为您执行此操作）。

如果您担心性能，请对其进行基准测试（<=不能强调这一点）!!尝试这两种方法并测量增益（或缺乏增益）。如果一个更好，你真的很在乎，那就使用它。如果没有，那么它提供的保护更适合其他人提到的终身问题。

你知道他们怎么说做出假设...

好的

，所以返回副本和返回引用之间的区别是：

  • 性能：返回引用可能会更快，也可能不会更快;这取决于编译器实现std::string的方式（正如其他人指出的那样）。但是，即使您返回引用，函数调用后的赋值通常也涉及副本，如std::string name = obj.name();

  • 安全性：返回引用可能会导致也可能不会导致问题（悬空引用）。如果函数的用户不知道他们在做什么，将引用存储为引用并在提供对象超出范围后使用它，那么就会出现问题。

如果你想要它快速和安全使用boost：：shared_ptr。您的对象可以在内部将字符串存储为 shared_ptr 并返回 shared_ptr 。这样，就不会复制对象，并且它始终是安全的（除非您的用户使用 get() 拉出原始指针并在对象超出范围后

对其进行操作）。

我会将其更改为返回const std：：string&。 如果您不更改所有调用代码，调用方可能会复制结果，但这不会引入任何问题。

如果您有多个线程调用 name（），则会出现一个潜在的皱纹。 如果返回引用，但稍后更改基础值，则调用方的值将更改。 但是现有的代码看起来无论如何都不是线程安全的。

看看迪玛对一个相关潜在但不太可能的问题的回答。

可以

想象，如果调用者真的想要副本，您可能会破坏某些内容，因为他们即将更改原件并希望保留它的副本。然而，它更有可能的是，它实际上应该只返回一个常量引用。

最简单的方法是尝试它，然后测试它以查看它是否仍然有效，前提是您可以运行某种测试。如果没有，我会先专注于编写测试，然后再继续重构。

如果您更改为常量引用，该函数的典型用法不会中断的可能性非常好。

如果调用该函数的所有代码都在您的控制之下，只需进行更改并查看编译器是否抱怨。

有关系吗？一旦使用现代优化编译器，按值返回的函数将不涉及副本，除非语义上需要。

请参阅有关此内容的 C++ lite 常见问题解答。

取决于你需要做什么。 也许您希望所有调用方在不更改类的情况下更改返回值。 如果您返回不会飞行的常量引用。

当然，下一个论点是调用者可以制作自己的副本。 但是，如果您知道如何使用该函数并且知道无论如何都会发生这种情况，那么这样做可能会在代码中节省您稍后的步骤。

我通常会返回const&，除非我不能。QBziZ给出了一个例子来说明这种情况。当然，QBziZ也声称std：：string具有写入时复制语义，这在今天很少见，因为COW在多线程环境中涉及大量开销。通过返回 const 和你把责任放在调用者身上，用他们那端的字符串做正确的事情。但是，由于您正在处理已在使用的代码，因此您可能不应该更改它，除非分析显示此字符串的复制会导致大量性能问题。然后，如果您决定更改它，则需要粗略地进行测试以确保您没有破坏任何东西。希望与您合作的其他开发人员不要像 Dima 的答案那样做粗略的事情。

返回对成员的引用会公开该类的实现。这可能会阻止改变类。如果需要优化，可能对私有或受保护的方法有用。C++吸气者应该返回什么

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