我正在学习C ++，但仍然对此感到困惑。在C++中返回值作为常量、引用和常量引用有什么影响？例如：
const int exampleOne();
int& exampleTwo();
const int& exampleThree();
在C++中，将值作为常量、引用和常量引用返回的含义是什么？
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- user96815
8个回答
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以下是您所有案例的简介：
• 引用返回：函数调用可以用作赋值语句的左侧。例如，如果您已重载运算符[]，则可以使用运算符重载，像这样写：
• 引用返回：函数调用可以用作赋值语句的左侧。例如，如果您已重载运算符[]，则可以使用运算符重载，像这样写：
a[i] = 7;
当使用引用返回值时，需要确保在返回后该对象仍然可用：不应返回对局部变量或临时变量的引用。
• 以常量值形式返回：防止函数在赋值表达式的左侧使用。考虑重载运算符+。可以这样写：
a + b = c; // This isn't right
operator+ 的返回类型为 "const SomeType"，允许通过值返回并同时防止在赋值的左侧使用表达式。
以常量值返回还可以避免输入错误，例如：
if (someFunction() = 2)
当您想表达时
if (someFunction() == 2)
如果将someFunction()声明为
const int someFunction()
如果有一个if()的错别字，编译器会发现并提示错误。
• 作为常量引用返回：该函数调用不能出现在赋值语句的左侧，并且您希望避免复制（通过值返回）。例如，假设我们有一个名为Student的类，并且我们想提供一个访问器id()来获取学生的ID：
class Student
{
std::string id_;
public:
const std::string& id() const;
};
const std::string& Student::id()
{
return id_;
}
考虑id()访问器。应该声明为const，以确保id()成员函数不会修改对象的状态。现在考虑返回类型。如果返回类型是string&，那么可以编写类似以下内容的代码：
Student s;
s.id() = "newId";
这并不是我们想要的。
我们本可以返回值，但在这种情况下，通过引用返回更加高效。将返回类型设置为const string&还可以防止id被修改。
- Debajit
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哇，Markdown编辑真的搞砸了这里...我不知道有什么方法可以修复它而不删除项目符号。 - aib
我已经用实际的圆点字符（•）替换了弹出格式。我认为这样看起来更好，但随时可以回滚。 - aib
谢谢大家的努力回答问题，但那个答案正中要害。 - user96815
1-1 抱歉，因为您忽略了值和引用返回类型之间最关键和危险的区别——如果具有引用返回类型的函数返回一个局部变量或临时变量，则它所引用的值将在返回给调用代码之前被销毁，导致程序崩溃。更糟糕的是，您的程序将编译而不会出现错误（甚至在许多编译器上也没有警告）。 - j_random_hacker
3你的Student::id()示例是安全的，因为_id指的是一个长期存在的成员变量，但下面类似的代码会导致未定义行为（崩溃）："const std::string& Student::id() { return id_ + "xyz"; }" - j_random_hacker
3是的，通过引用返回临时变量或局部变量是绝对错误的。我试图通过一个合适的例子突出按值返回和按引用返回之间的区别，而不是声明哪种用法比另一种更合适。为了完整起见，我已更新了我的答案。 - Debajit
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基本要理解的是，通过值返回会创建一个对象的新副本；而通过引用返回将返回到现有对象的引用。注意：与指针一样，你可能会有悬空引用。所以，不要在函数中创建一个对象并返回对该对象的引用——当函数返回时，它将被销毁，并返回一个悬空引用。
按值返回：
- 当你有POD（Plain Old Data）时 - 当你想返回一个对象的副本时
按引用返回：
- 当你有性能理由避免返回对象的副本，并且你了解对象的生命周期时 - 当你必须返回某个对象实例，并且你了解对象的生命周期时
常量/常量引用帮助你强制执行代码的契约，并帮助用户的编译器找到使用错误。它们不影响性能。
按值返回：
- 当你有POD（Plain Old Data）时 - 当你想返回一个对象的副本时
按引用返回：
- 当你有性能理由避免返回对象的副本，并且你了解对象的生命周期时 - 当你必须返回某个对象实例，并且你了解对象的生命周期时
常量/常量引用帮助你强制执行代码的契约，并帮助用户的编译器找到使用错误。它们不影响性能。
- Joe Schneider
1
1+1，非常好的答案。需要注意的是，按值返回的情况并不像听起来那么昂贵，因为编译器可以使用返回值优化来消除大部分复制操作（而且所有非玩具编译器都实现了这个优化）。 - j_random_hacker
1
- 返回引用。
您可以返回一个指向某个值的引用，比如类成员。这样就不会创建副本。但是，在栈中返回值的引用是不明确的行为，应避免这种情况。
#include <iostream>
using namespace std;
class A{
private: int a;
public:
A(int num):a(num){}
//a to the power of 4.
int& operate(){
this->a*=this->a;
this->a*=this->a;
return this->a;
}
//return constant copy of a.
const int constA(){return this->a;}
//return copy of a.
int getA(){return this->a;}
};
int main(){
A obj(3);
cout <<"a "<<obj.getA()<<endl;
int& b=obj.operate(); //obj.operate() returns a reference!
cout<<"a^4 "<<obj.getA()<<endl;
b++;
cout<<"modified by b: "<<obj.getA()<<endl;
return 0;
}
b 和 obj.a “指向” 同一个值，因此修改 b 会修改 obj.a 的值。
$./a.out
a 3
a^4 81
modified by b: 82
- 返回一个常量值。
另一方面，返回一个常量值表示该值不能被修改。需要注意的是，返回的值是一份副本： 例如，
constA()++;
这会导致编译错误，因为constA()返回的副本是常量。但这只是一个副本，它并不意味着A::a是常量。
- 返回一个const引用。
这类似于返回一个const值，除了不返回副本，而是返回对实际成员的引用。然而，它不能被修改。
const int& refA(){return this->a;}
const int& b = obj.refA();
b++;
会导致编译错误。
- Tom
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const int exampleOne();
返回某个int的const副本。也就是说，您创建了一个新的int，它可能无法被修改。在大多数情况下，这并不是真正有用的，因为您无论如何都会创建一个副本，所以通常不会关心它是否被修改。那么为什么不只返回一个常规的int呢？
对于更复杂的类型，修改它们可能会产生不良的副作用。(从概念上讲，假设一个函数返回代表文件句柄的对象。如果该句柄是const，则文件是只读的，否则可以被修改。然后在某些情况下，函数返回一个const值是有意义的。但总的来说，返回const值是不常见的。
int& exampleTwo();
这个返回一个 int 的引用。但这并不影响该值的生命周期，因此在以下情况下可能会导致未定义的行为：
int& exampleTwo() {
int x = 42;
return x;
}
我们正在返回一个不再存在的值的引用。编译器可能会警告你，但它很可能仍然会编译。但这是毫无意义的，并且迟早会导致奇怪的崩溃。尽管如此，在其他情况下经常使用这种方法。如果该函数是类成员，则可以返回对成员变量的引用，其生命周期将持续到对象超出范围，这意味着当函数返回时函数返回值仍然有效。
const int& exampleThree();
大多数情况下与上面相同，返回对某个值的引用，而不占有它或影响其生命周期。主要区别在于现在您返回对一个const（不可变）对象的引用。与第一种情况不同，这更常用，因为我们不再处理其他人不知道的副本，因此修改可能会对代码的其他部分可见。（您可能拥有一个在定义时是非const的对象，并且允许代码的其他部分通过返回对其的const引用来以const方式访问它的函数。
- jalf
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1在您的第一个示例中，const 是在许多情况下都是重要且有用的。考虑重载+运算符。如果返回类型是“Type”，而不是“const Type”，那么就可以编写像“a + b = c”这样的代码，这是不正确的。 - Debajit
1不行。如果函数（或运算符）返回int（而不是引用），它是r-value，无法分配。如果它是一个引用，你是正确的，但是operator+通常首先不应返回引用，出于这个原因和其他原因。 - jalf
+1。奇怪的是，像这样高质量的答案还没有浮现到顶部（尚）。顺便说一句，我认为你需要在第四个正文段落中将“返回类到成员变量”更改为“返回成员变量的引用”。 - j_random_hacker
@Debajit：在这种特殊情况下，jalf是正确的，所有赋值运算符都需要一个“可修改的左值”。但在一般情况下，你是对的——可以在由函数返回的非const rvalue上调用其他方法（即使是非const方法）的对象，因此返回一个const值将防止在对象上调用非const方法。 - j_random_hacker
@j_random_hacker：你说得对，我已经编辑过了（感谢你的翻译）。现在再读一遍，我也不确定自己当时想表达什么，但是“引用”在那个上下文中确实有意义。至于const值的问题，我确实提到了它会对更复杂的类型产生影响。 - jalf
1
返回一个常量值并不是一个很常见的习惯用法，因为你返回的是一个新的东西，只有调用者才能拥有它，所以很少出现他们不能修改它的情况。在你的例子中，你不知道他们会用它做什么，那么为什么要阻止他们修改呢？
请注意，在C++中，如果你没有声明某个东西是引用或指针，它就是一个值，所以你将创建一个新的副本而不是修改原始对象。如果你来自其他默认使用引用的语言，这可能不是很明显。
返回一个引用或常量引用意味着它实际上是另一个对象，因此对它的任何修改都将影响到该其他对象。一个常见的惯用语法可能是暴露类的私有成员。
const表示无论什么情况下都不能修改它，因此如果你返回一个const引用，你不能调用任何非const方法或修改任何数据成员。
- Peter
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实现一个包含复杂类的堆栈的pop()方法返回顶部作为const引用是明智的吗？我无法修改该类的任何属性吗？ - user96815
STL弹出方法（pop()，pop_back()，pop_front()等）都返回void。你几乎肯定想做同样的事情 - 如果你弹出堆栈的顶部成员，你不能返回对它的引用，因为它已经不存在了。你可能想通过值来返回它。这将起作用，只是在效率（额外复制项）和方便性之间进行微小的权衡，如果你经常想在使用项之前弹出一个项。 - Peter
@Peter：还有一个你没有提到的权衡，C++标准库通过在pop()函数中返回void来承认它，即强异常保证。 - Johann Gerell
@sunbird：实际上，编写一个返回引用的pop()版本的唯一方法是在您的类中保留另一个成员变量，例如称为previous_top_of_stack，并返回对其的引用。正如我在Debajit的答案评论中所说，您不能安全地返回对局部变量或临时变量的引用。 - j_random_hacker
0
从来没有想过，我们可以通过引用返回一个const值，我不认为这样做有价值。 但是，如果您尝试像这样将一个值传递给函数，那么这是有意义的
void func(const int& a);
这样做的好处是告诉编译器不要在内存中复制变量a（当您按值而不是按引用传递参数时会执行此操作）。const是为了避免修改变量a。
- Amokrane Chentir
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我关心的是返回值而不是参数。 - user96815
2对于指针大小的类型，如 int，const 引用并没有实际意义，因为在调用函数时仍然必须将值（将引用视为指针）推送到堆栈上。所以 "const int&" 本质上与 "int" 相同。将 const 引用传递给函数的好处真正体现在“大型”对象上。 - Johann Gerell
0
你的第一个案例：
const int exampleOne();
对于像 int 这样的简单类型，这几乎永远不是你想要的，因为 const 是无意义的。按值返回意味着复制，你可以自由地将其分配给非 const 对象：
int a = exampleOne(); // perfectly valid.
当我看到这个时，通常是因为编写代码的人试图保持const正确性，这是值得称赞的，但他们并没有完全理解自己所写的内容的含义。然而，在重载运算符和自定义类型的情况下，确实存在一些情况会有所不同。
一些编译器（新版GCC、Metrowerks等）会对简单类型的此类行为发出警告，因此应该避免使用。
- Dan Olson
2
在第一个例子中，const并不是毫无意义的。考虑重载+运算符。如果返回类型是“Type”而不是“const Type”，那么就可以编写像“a + b = c”这样的代码，这是不正确的。 - Debajit
+1，因为Debajit上面的评论实际上是不正确的。（说其他非赋值运算符非const方法可以在非const rvalue上调用是正确的，但你的答案已经解决了这个问题。） - j_random_hacker
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我认为你的问题实际上包含两个问题：
- 返回const的影响是什么。
- 返回引用的影响是什么。
为了给你一个更好的答案，我将对这两个概念进行一些解释。
关于const关键字
const关键字意味着该对象不能通过该变量进行修改，例如：
MyObject *o1 = new MyObject;
const MyObject *o2 = o1;
o1->set(...); // Will work and will change the instance variables.
o2->set(...); // Won't compile.
现在，const关键字可以在三个不同的上下文中使用：
- 向方法的调用者保证您不会修改对象
例如：
void func(const MyObject &o);
void func(const MyObject *o);
在这两种情况下，对对象所做的任何修改都将保持在函数作用域之外，这就是为什么使用关键字 const 可以确保调用者我不会修改它的实例变量。
- 向编译器确保特定方法不改变对象
如果您有一个类和一些方法通过“获取”或“获取”信息从实例变量中获取信息而不修改它们，则即使使用 const 关键字，我也应该能够使用它们。例如：
class MyObject
{
...
public:
void setValue(int);
int getValue() const; // The const at the end is the key
};
void funct(const MyObject &o)
{
int val = o.getValue(); // Will compile.
a.setValue(val); // Won't compile.
}
- 最后，（你的情况）返回一个const值
这意味着返回的对象不能直接被修改或改变。例如：
const MyObject func();
void func2()
{
int val = func()->getValue(); // Will compile.
func()->setValue(val); // Won't compile.
MyObject o1 = func(); // Won't compile.
MyObject o2 = const_cast<MyObject>(func()); // Will compile.
}
关于const关键字的更多信息：C++ Faq Lite - Const Correctness
关于引用
返回或接收引用意味着对象不会被复制。这意味着对值本身所做的任何更改都将在函数范围之外反映出来。例如：
void swap(int &x, int &y)
{
int z = x;
x = y;
y = z;
}
int a = 2; b = 3;
swap(a, b); // a IS THE SAME AS x inside the swap function
因此，返回一个引用值意味着该值可以被更改，例如：
class Foo
{
public:
...
int &val() { return m_val; }
private:
int m_val;
};
Foo f;
f.val() = 4; // Will change m_val.
关于引用的更多信息：C++ Faq Lite - 引用和值语义 现在，回答你的问题
const int exampleOne();
意味着通过变量返回的对象不能被更改。在返回对象时更有用。
int& exampleTwo();
这意味着返回的对象与函数内部的对象相同，对该对象所做的任何更改都将在函数内部反映。
const int& exampleThree();
意味着返回的对象与函数内部的对象相同，不能通过该变量进行修改。
- Gaston
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很好的概述，但您忽略了引用和值返回类型之间最重要的区别：返回对本地或临时对象的引用将编译但会导致崩溃，因为该值在到达调用代码之前被销毁。此外，我认为您想在第4个代码片段中使用“func().getValue()”和“func().setValue()”。 - j_random_hacker
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