返回对局部变量或临时变量的引用

Question

看一下下面的代码。我知道它没有返回局部变量的地址，但是为什么它仍然能够运行并将主函数中的变量i赋值为6？如果该变量已经从堆栈内存中移除，它是如何仅仅返回其值的呢？

#include <iostream>

int& foo()
{
    int i = 6;
    std::cout << &i << std::endl; //Prints the address of i before return
    return i;
}

int main()
{
    int i = foo();
    std::cout << i << std::endl; //Prints the value
    std::cout << &i << std::endl; //Prints the address of i after return
}

- cpx

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你只是幸运而已。不要做那件事。 - Paul Beckingham

这个链接可能会对你有所帮助：https://dev59.com/ZWw15IYBdhLWcg3wuuCn。译文：您可能会发现这个链接有用：https://dev59.com/ZWw15IYBdhLWcg3wuuCn。 - letsc

我相信一些运气在于 foo() 中的 i 没有被改变（这使得编译器可以将其放置在文本或某个长期存在的地方，而不是堆栈中）。 - Om Deshmane

从局部变量中获取地址可能会阻止编译器/运行时使用寄存器。结果导致性能差。 - user502187

Answer 1

你很幸运。从函数返回并不会立即清除你刚刚退出的堆栈帧。

顺便问一下，你是怎么确认你得到了一个6？表达式 std::cout << &i ... 打印的是i的地址，而不是它的值。

- Marcelo Cantos

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当他在主函数中打印时，数字6会显示出来。 - San Jacinto

@San：现在问题已经被@Dave18编辑过了，所以可以了。 - Marcelo Cantos

抱歉，我之前可能没有看清问题 :) - San Jacinto

@smartmuki：说得好！此外，我认为调试编译有时会在退出时对堆栈进行分割，以突出访问超出作用域的变量。 - Marcelo Cantos

这里有可能出现段错误吗？ - Debashish

Answer 2

可能是您的编译器做了一些事情。

http://www.learncpp.com/cpp-tutorial/74a-returning-values-by-value-reference-and-address/

确认您的示例将从堆栈内存中移除引用。

- NeuroScr

Answer 3

返回对局部变量的引用或指针是未定义行为。未定义行为意味着标准将决策留给编译器。这意味着，未定义行为有时可以正常工作，而有时则不能。

- Björn Pollex

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它表现不佳的可能性取决于观看演示的人的重要性。 - KeithB

Answer 4

在main()中，i的地址永远不会改变，但其中包含的值会改变。您正在获取局部变量的引用，并在该引用已超出范围后使用它。 （不精确的语言警告）值6位于堆栈上。由于在将6放入堆栈后未对堆栈执行任何操作，因此对它的引用仍将包含相同的值。因此，正如其他人所说，您很幸运。

要查看您调用foo()后使用堆栈的情况，请尝试运行此代码：

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <numeric>

int& foo()
{
    int i = 6;
    std::cout << &i << " = " << i << std::endl; //Prints the address of i before return
    return i;
}

long post_foo(int f)
{
    srand((unsigned)time(0));

    long vals[10] = {0};
    size_t num_vals = sizeof(vals)/sizeof(vals[0]);
    for( size_t i = 0; i < num_vals; ++i )
    {
        int r = (rand()%2)+1;
        vals[i] = (i+f)*r;
    }

    long accum = std::accumulate(vals, &vals[num_vals], 0);
    return accum * 2;
}

int main()
{
    int &i = foo();
//  std::cout << "post_foo() = " << post_foo(i) << std::endl;
    std::cout << &i << " = " << i << std::endl; 
}

当我注释掉post_foo()调用后运行此代码，6仍然留在堆栈中，输出结果为：

002CF6C8 = 6
002CF6C8 = 6

...但是当我取消对post_foo()的注释并再次运行时，6已经不见了：

001FFD38 = 6
post_foo() = 310
001FFD38 = 258923464

- John Dibling

Answer 5

虽然您的函数通过引用返回一个整数，但它立即被分配给main()中的局部变量'i'。这意味着为foo()分配的堆栈内存必须持续足够长的时间以进行返回赋值。虽然这是不好的形式，但通常可以工作。如果您尝试保留引用，则会导致未定义的行为。

int &i = foo();

它更有可能失败。

- John Gordon