C++ 返回值、引用、常量引用

Question

你能解释一下返回值、值的引用和值的常量引用之间的区别吗？

值：

Vector2D operator += (const Vector2D& vector)
{
    this->x += vector.x;
    this->y += vector.y;
    return *this;
}

非常量引用：

Vector2D& operator += (const Vector2D& vector)
{
    this->x += vector.x;
    this->y += vector.y;
    return *this;
}

常量引用：

const Vector2D& operator += (const Vector2D& vector)
{
    this->x += vector.x;
    this->y += vector.y;
    return *this;
}

这有什么好处呢？我理解传递const引用到函数的意义是你想确保在函数内部不修改引用所指向的值。但是我对返回const引用的含义感到困惑。为什么返回引用比返回值更好，为什么返回const引用比返回非const引用更好？

- Majak

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从运算符返回非常量引用的一个好处是运算符链。 - 0xB00B

Answer 1

除非您编写了一些奇怪的东西，否则不会有任何区别。

(v1 += v2) = v3;

第一种情况，会分配给一个临时变量，总体效果将是v1+=v2。

第二种情况，会分配到v1，所以总体效果将是v1=v3。

第三种情况，不允许分配。这可能是最好的选择，因为这种奇怪的情况几乎肯定是个错误。

为什么返回引用比返回值更好？

这潜在地更有效率：你不需要拷贝对象。

为什么返回const引用比返回非const引用更好？

你能防止像上面那个例子一样的异常，同时仍然允许不那么奇怪的链接，如

v1 = (v2 += v3);

但是需要注意的是，正如评论中所指出的那样，这意味着您的类型不支持与内置类型相同的（滥用）形式，而有些人认为这是可取的。

- Mike Seymour

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我认为const是否比非const更好还有争议，你不能在+=的结果上调用一个非const的方法。那么(v1 += v2).non_const_fun();呢？我知道这是个人观点，也承认它看起来有点奇怪，但它确实比(v1+=v2)=v3更有意义。真的有必要禁止它吗？ - luk32

我可以理解禁止使用+=的逻辑，但是... 内置的 += 返回一个可修改的左值（lvalue），并且返回非常量引用是用户定义类型中最接近此特性的方法。因此，“最少惊奇原则”——用户定义的运算符应该模拟内置运算符——建议使用非常量引用。 - James Kanze

实际上，对于应该允许哪种多效表达式存在不同的意见。我可能会返回“void”，以防止任何意外情况，除非有特定要求允许混淆。 - Mike Seymour

@JamesKanze 这是我在回答中试图表达的一个非常好的观点。这种模拟示例 (v1+=v2)=v3 的语法是可以正常工作的。至少，我期望它能够正常工作，因为对于内置类型来说是有效的。我只是想知道为什么要禁止这样做。难道只是为了可能捕捉到“愚蠢”的错误吗？ - luk32

只是为了明确，我认为可以更改预期/允许的语法是一个非常好的观点。这可能是值得的。我认为这是一种“权衡”。我征求意见，因为你们（所有评论者）比我拥有更丰富的经验。 - luk32

Answer 2

值： 返回值意味着你返回了一个对象的副本。这要求类具备可复制或可移动特性。这也意味着对于某些类的对象来说，通过值返回可能是昂贵的（在RVO或NRVO不能工作或关闭的情况下）。这也意味着新对象独立于其他对象（取决于其设计）且是自身的值。这是您可能应该从许多二元运算符（如+、-、*等）返回的东西。 非 const 引用： 实际上，您返回的是另一个对象的别名。这个别名是非 const 的，允许您修改别名对象。这是您应该从一些一元运算符（如前缀++和--以及*（引用））返回的内容，因为通常您希望能够修改返回的对象。

这是operator>>和operator<<为流重载的返回值。 这允许操作符的链接：

cout << 5 << "is greater then" << 1 << endl;
cin >> myInt >> myFloat;

当您想要允许正常方法链接时，也可以返回对*this的引用，例如：

object.run().printLastRunStatistics();

常量引用：

与上面相似，但你不能修改别名对象。当要返回的对象复制开销较大且返回函数后可以确保其存在时，可用于代替按值返回。

这通常是operator= 返回的内容，以支持标准类型所支持的多重赋值方式：

a = b = c;

在operator=中使用const引用会防止这种类型的使用（据我所记，标准类型不支持）：

++(a = b);

如果使用常规引用，这将是允许的。

- Tomek

Answer 3

按值返回和按引用返回的区别在运行时发生作用：

当按值返回对象时，拷贝构造函数被调用，并在堆栈上创建临时实例。

当按引用返回对象时，不会发生上述任何情况，从而提高了性能。

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按引用返回和按常量引用返回之间的区别没有运行时效果，它只是为了防止编写错误的代码。

例如，使用Vector2D& operator += (const Vector2D& vector)，您可以执行以下操作： (x+=y)++或(x+=y).func()其中func是类Vector2D中的非常量函数。

但是使用const Vector2D& operator += (const Vector2D& vector)，编译器将为任何类似的尝试生成错误。

- barak manos

Answer 4

这与向函数传递参数完全相同。

当您返回对象的属性时，希望该属性在外部不被修改，应返回一个const引用。例如：当您的对象具有名称时，可以创建以下方法：const std::string& get_name(){ return name; }。这是最优的方法。您允许“只读”访问内部属性，而无需复制返回。

当您重载运算符时，应返回一个可变对象，否则通常预期的某些语法将导致错误。当您尝试进行一些奇怪的链接时，这非常重要。

例如，选项3将无法使用像(v1 += v2).non_const_method()这样的内容，而以下内容可以：

v1+=v2;
v1.non_const_method();

- luk32

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好的，对我来说这并不清楚。所以“const”直接影响返回对象，因此我们无法在其上调用级联函数。如果我们将返回的对象分配给我们的新对象，则它不再是const。感谢你们所有人！ - Majak

Answer 5

正如luk32所指出的，这只是为了确保不允许修改此函数返回的对象。这基本上可以帮助您在编译时找到逻辑错误。 假设您确定不更改对象，但代码正在更改对象，则可以跟踪它。它可以被视为良好的编码实践。

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