C++中返回的引用
發布時間：2011-4-7 21:09
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大家都知道一個常識：“千萬不要返回局部對象或變量的引用和指針”。 既然所有C++權威的書上都要求“一定不要返回局部對象或變量的引用和指針”，那為什么C++編譯器不從語法上直接禁掉這種用法，讓你編譯通不過（在技術上應該不難實現的）。如果只是建議的話，那么“返回局部對象或變量的引用和指針”是否有用武之地呢？（從理論上來講，我認為這種做法似乎總是錯誤的，原因大家都知道。） EX（1） #include using namespace std; class CComplex { public: CComplex（）：real（0），image（0）{} CComplex（double real,double image）：real（real），image（image）{} CComplex& operator+（const CComplex& second） { CComplex temp（real+second.real,image+second.image）； return temp; } void Print（） { cout《"（"《real《"+"《image《"i）"《endl; } private: double real; double image; }; int main（） { CComplex a（2,4）； CComplex b（1.5,3.5）； CComplex c=a+b; c.Print（）； return 0; } operator+返回的是臨時對象的引用，為什么能正確地工作？？？ EX（2） #include #include using namespace std; string& f（） { string s（"hello"）； return s; } int main（） { cout《f（）《endl; return 0; } 同樣是對象，為什么string對象就不行，就因為string比較特殊？？？ EX（3） #include #include using namespace std; double& f（） { double d（5.55）； return d; } int main（） { cout《f（）《endl; return 0; } 為什么內置類型（int，float等均可）返回局部變量的引用總可以正確地工作？？？ 這個問題似乎以前已經有人討論過，但一直沒有定論。 不要跟我說運行正確是因為我運氣好，運氣不好地話就輸出任意值； 我運行了N次，未見任何異常，也不要說運行上千萬次才有可能出問題； 我在GCC和VS2010上都驗證過了，我覺得是不是編譯器做了相應的優化�。ㄌ貏e是針對內置基本類型）。 有想法的兄弟望賜教，感激不盡��！ int main（） { CComplex a（2,4）； CComplex b（1.5,3.5）； CComplex c=a+b; c.Print（）； return 0; } operator+返回的是臨時對象的引用，為什么能正確地工作？？？ 答：main函數在執行之后，a,b入棧，接著a+b調用了operator+，temp也入棧，operator+執行完后，temp出棧并調用析構函數，由于出棧僅僅是移動了PC指針，而你又未寫析構函數將CComplex清零，因此temp所占的那塊�？臻g的內存依然保持原樣，只是PC指針已經不再指向它，而operator+返回的引用其實指向的是temp所占內存，然后在調用CComplex的默認拷貝構造的函數的時候，由于拷貝構造函數的輸入參數也是引用，因此也指向temp那塊內存，對此快內存也會按照CComplex類型來進行訪問，最后c就得到了temp的內容。這里即使是寫成CComplex& c=a+b；結果也是能輸出temp的內容的。此時你若在此句話后面再加幾個函數調用，這些函數必須要有參數或內部定義有變量，然后再c.Print（），你會發現結果完全變了。 EX（2） #include #include using namespace std; string& f（） { string s（"hello"）； return s; } int main（） { cout《f（）《endl; return 0; } 同樣是對象，為什么string對象就不行，就因為string比較特殊？？？ 答：因為s在出棧的時候其析構函數會將內存都清掉，在外面還想訪問自然訪問不成功了。 EX（3） #include #include using namespace std; double& f（） { double d（5.55）； return d; } int main（） { cout《f（）《endl; return 0; } 答：理解了上面兩個答案，這個我就不用多說了吧。 每個人必有其背后的深刻原因，只是受限于種種因素，人們不可能都去搞明白。更多時候，并不是原因不充分，只是人們以其自己的知識背景還不足以理解。 一、為什么不禁用的問題 為什么不禁引用返回局部變量，技術上真的是不難嗎？且，有足夠的必要嗎？請見以下例子： int *f1（int &ri） { return &ri; } int *f2（） { int i=4; int *j; j=f1（i）； return j; } int main（） { int *p=f2（）； *p=6; return 0; } p在初始化后，*p生命期是否已經結束了呢？我相信，如果這件事也得由編譯器去判斷，那么顯然，程序員全部可以下崗了，編譯器實在是太智能了，人還有必要存在嗎？但現有技術真的能嗎？如果能的話，要花多大開銷，這個開銷有必要嗎？“千萬不要返回局部對象或變量的引用和指針”應該是個原則性的東西，它是個典型代表，其實大原則是“不要在自動變量（不管是表達式中間結果的臨時變量（如果它不能保證總優化到寄存器中）還是源程序中有明確名字的auto變量）生命期結束后還試圖解引用它”。 程序設計語言課一般會說語言的可寫性與可讀性是對矛盾，C語言的可寫性特別強，既會給比較強的人非常靈活的選擇，又會讓入門者走不少彎路或者半途而廢。利器不是誰都能用得好，這與水平不水平沒什么關系，說人的水平不足夠使用C++，當然也可以站在沒有學會用C++的人的立場，說C++太過于復雜，以至大多數人是學不會用不好的，但它的每個設計的確都有它的現實考慮，編程語言是很實在的東西，往往外貌冷冰冰但其為什么是這樣有充足原因。 二、你的好運氣 你要是明白函數調用時局部變量是如何入棧出棧的，看看反匯編的代碼，并跟蹤一下堆棧的變化情況，你會設計出一個讓值產生變化的例子。如果這類錯誤后，導致被改變的值，并不是指針的值，則在這么小的程序中，系統不一定都崩潰，它不過是讓部分你沒照顧到的地方變了變值，卻沒有影響輸出。 建議樓主閱讀一下TCPL有關臨時變量一節，看看各種條件下生成的臨時變量的作用域，與給出名字的局部變量間，有何差同。 三、其他一些為什么的例子 關于C++的為什么特別多，如果你不是經驗豐富且善于思考，是很難理解為什么有這么多為什么的。當然，為什么的多少，是個程度問題，有差異存在的地方就有程度問題，不同的人善用不同的東西，C++是“小眾”的，但還不至于只是幾個人的，畢竟TIOBE還排第3。 1.operator重載的解析順序為什么如現在標準那樣設計？是權衡了使用者的方便，和編譯器的效率之間的一種平衡，它過度自由帶來的是呈指數級上升的編譯時開銷，且該開銷并不一定值得。 2.內置數組，為什么不設置下標檢測？如果檢測下標，定然就會在每次訪問下標時，做是否越界的檢驗，這就帶來了運行時開銷。如果你的算法非常好，定然不需要檢測下標，則語言假定一定要在每次訪問下標時都判斷，就會影響效率并失去選擇的機會。如果設置N個選項，可以用來關閉或打開是否檢測下標，那不應該是一種語言應該干的，各有各的側重點。 3.C語言傳數組參數為什么默認是轉換成指針類型？以C語言產生那個年代的硬件條件，復制數組很奢侈，尤其函數被調用往往很頻繁，算法要盡量往不復制的情況下設計，如果實在必要，非要復制，你也可以手動memcpy嘛！總之它不是默認項。C++給了用戶另一種選項，即通過加上引用，而使得能夠真正傳整個數組，不過這都是很多年以后的事了。 4.for語句為什么有的靈活有的嚴格？像在Ada中的語法，便是禁止循環變量被改變，且不能設置步長值，要想達到這兩個目的，便只能用其他變量再過渡，這樣做是為了高度的安全。反之，C語言的for則非常靈活，也沒有Ada那么多的限制，但這種靈活并不能保證用戶用其寫出錯誤邏輯的代碼；VB的自由度則介于二者之間。不能因為這些語言的設計不同，而指責其中某一種語言為何不對某一語法特性做必要的限制，它真的必要嗎？個案好說，但綜合全局，很難評估。 四、設計者們不傻 且任何有影響力的技術，其規范，都是經過全球大量從業者多年實踐后，總結整理并論證出來的，并不是一個或幾個人拍拍腦袋就草率決定的，因此C++的新標準化過程要歷時8年之久。Bjarne Stroustrup不傻，Herb Sutter, Stanley Lippman, Scott Meyer, Alexander Stepanov, Andrew Koenig等人也不傻，標準委員會都不是白給的，大多數細節問題早就被提出過。具體實現，要難得多，這點語法層面上的皮毛問題，都不值一提。 |
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