返回一个常量引用是否更有效率？

Question

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例如:

这些中哪个是最好的：

std::string f() {}

或者

const std::string& f() {}

- Rob Stanley

我几周前问了一个几乎相同的问题：https://dev59.com/d3VC5IYBdhLWcg3w9GLM - Rob

不太一样；你的涉及返回成员的引用。在许多情况下，这可能是相对安全的（除非包含对象比引用更早地被销毁），但这个问题更加普遍。 :-) - C. K. Young

这回答解决了你的问题吗？返回一个常量引用而不是副本。 - NAND

3个回答

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我想补充一下尼古拉出色的回答。是的，你决不能返回悬空引用（例如指向局部变量的引用），但在这种情况下有三种有用的方法可以提高性能：

返回值优化（RVO）：您通过值返回，但通过仅使用一个 return 语句创建返回值来消除复制，从而避免复制。以下是使用RVO的示例：How can I tokenize a C++ string?
命名返回值优化（NRVO）：您通过值返回，并首先在函数顶部声明返回值变量。所有return语句都返回该变量。对于支持NRVO的编译器，该变量分配在返回值插槽中，并且在返回时不会被复制。例如：

string
foobar()
{
    string result;
    // fill in "result"
    return result;
}

使用shared_ptr或类似的内容作为返回类型；这需要在堆上创建您的对象，而不是栈。这可以防止悬空引用问题，同时仍然不需要复制整个对象，只需要智能指针。

顺便说一下，我不能为RVO和NRVO的信息负责;它们直接来自Scott Meyers 的More Effective C++。由于我目前没有书在身边，因此我的描述中有任何错误都是我的问题，而不是Scott的问题。 :-)

- Chris Jester-Young

没错 Chris。为了完整回答你的问题，我想提到第四点，即通过即将推出的C++0x中的右值引用已经可用的移动构造函数 :-) - Nicola Bonelli

@Nicola：由于我对C++0x不是太熟悉，所以我认为你应该写一篇文章介绍移动构造函数的工作原理，我会给你点赞的。 :-) - C. K. Young

耶！希望你的更新的答案能被接受为最佳答案。 :-) - C. K. Young

3

如果你返回对函数内局部变量的引用，那么你可能会遇到问题（取决于编译器及其设置）。

如果你返回对在函数返回时仍在作用域范围内的实例的引用，则它将更快，因为不需要创建字符串的副本。

因此，后者在技术上更高效，但根据返回引用的内容，可能无法按预期工作。

- OJ

正如我在其他评论中提到的那样，请注意返回值优化和命名返回值优化的工作原理。虽然有时为了正确性必须按值返回，但知道何时应用RVO和NRVO意味着您有时可以消除复制开销。 - C. K. Young

RVO和NRVO只是编译器优化，当函数返回一个对象时会发生这种优化... - Nicola Bonelli

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可以查看英文原文，
原文链接

- Nicola Bonelli · Accepted Answer

函数不应该返回局部对象/变量的引用，因为这些对象在函数返回时会超出其作用域并被销毁。

但是，函数可以返回一个指向作用域不受函数上下文限制的对象的const或非const引用。典型的例子是自定义的operator<< ：

std::ostream & operator<<(std::ostream &out, const object &obj)
{
   out << obj.data();
   return out;
}

不幸的是，按值返回具有其性能缺陷。正如Chris所提到的，按值返回对象涉及复制临时对象及其后续销毁。复制通过拷贝构造函数或operator=进行。为避免这些低效，智能编译器可以应用RVO或NRVO优化，但在某些情况下，它们无法处理--多个返回。

即将推出的C++0x标准（部分可在gnu gcc-4.3中使用）引入了右值引用[&&]，可用于区分左值和右值引用。通过这种方式，可以实现移动构造函数，有助于返回对象并部分避免复制构造函数和临时对象的析构成本。

移动构造函数基本上是Andrei几年前在文章http://www.ddj.com/database/184403855中设想的内容，由Chris提出建议。

移动构造函数具有以下签名：

// move constructor
object(object && obj)
{}

它应该接管传递对象的内部所有权，使后者处于默认状态。通过这样做，避免了内部副本并简化了临时对象的销毁。典型的函数工厂将采用以下形式：

object factory()
{
    object obj;
    return std::move(obj);
}

std::move()返回一个对象的右值引用。最后但并非最不重要的，移动构造函数允许将不可复制的对象以右值引用的方式返回。