返回值（引用、指针和对象）

Question

我很难理解在 C++ 中返回值背后的真正作用。

让我们有以下代码：

class MyClass {

public:

    int id;

    MyClass(int id) {
        this->id = id;
        cout << "[" << id << "] MyClass::ctor\n";
    }

    MyClass(const MyClass& other) {
        cout << "[" << id << "] MyClass::ctor&\n";
    }

    ~MyClass() {
        cout << "[" << id << "] MyClass::dtor\n";
    }

    MyClass& operator=(const MyClass& r) {
        cout << "[" << id << "] MyClass::operator=\n";
        return *this;
    }

};

MyClass foo() {
    MyClass c(111);  
    return c;        
}

MyClass& bar() {
    MyClass c(222);
    return c;
}

MyClass* baz() {
    MyClass* c = new MyClass(333);
    return c;
}

我使用 gcc 4.7.3。

案例 1

当我打电话时：

MyClass c1 = foo();
cout << c1.id << endl;

输出是：

[111] MyClass::ctor
111
[111] MyClass::dtor

我的理解是，foo 对象是在堆栈上创建的，然后在 return 语句时销毁，因为它是范围的结尾。返回是通过对象复制（复制构造函数）完成的，该对象复制随后在 main（赋值运算符）中分配给 c1。如果我是对的，为什么复制构造函数和赋值运算符都没有输出？这是因为 RVO 吗？

案例 2

当我打电话时：

MyClass c2 = bar();
cout << c2.id << endl;

输出是：

[222] MyClass::ctor
[222] MyClass::dtor
[4197488] MyClass::ctor&
4197488
[4197488] MyClass::dtor

这里发生了什么？我创建变量然后返回它并且变量被销毁，因为它是范围的结尾。编译器正在尝试通过复制构造函数复制该变量，但它已经被破坏了，这就是为什么我有随机值？那么主要的c2实际上是什么？

案例 3

当我打电话时：

MyClass* c3 = baz();
cout << c3->id << endl;

输出是：

[333] MyClass::ctor
333

这是最简单的情况？我返回一个位于堆上的动态创建的指针，因此内存被分配而不是自动释放。当没有调用析构函数并且我有内存泄漏时，就是这种情况。我说的对吗？

是否还有其他不明显的情况或事情，我应该知道要完全掌握 C++ 中的返回值？ ;) 从函数返回对象的推荐方法是什么（如果有的话） - 有什么经验法则吗？

Answer 1

我可以补充一下，案例 #2 是 C++ 语言中未定义行为的案例之一，因为返回对局部变量的引用是非法的。这是因为局部变量具有精确定义的生命周期，并且 - 通过引用返回它 - 您正在返回对函数返回时不再存在的变量的引用。因此，您表现出未定义的行为，并且给定变量的值实际上是随机的。 As is the result of the rest of your program, since Anything at all can happen.

当您尝试执行此类操作（通过引用或地址返回局部变量）时，大多数编译器都会发出警告 - 例如，gcc 会告诉我这样的事情：

bla.cpp:37:13: warning: reference to local variable ‘c’ returned [-Wreturn-local-addr]

但是，您应该记住，当出现可能表现出未定义行为的语句时，编译器根本不需要发出任何类型的警告。但是，必须不惜一切代价避免这种情况，因为它们实际上永远不会正确。

Answer 2

案例 1：

MyClass foo() {
    MyClass c(111);  
    return c;        
}
...
MyClass c1 = foo();

是可以应用RVO的典型案例。这称为 copy-initialization 并且由于对象是就地创建的，因此不使用赋值运算符，与以下情况不同：

MyClass c1;
c1 = foo();

构造c1的地方，构造foo()中的临时c，[构造c的副本]，c或c的副本分配给c1，[复制c 被破坏] 和 c 被破坏。 （究竟会发生什么取决于编译器是否消除了正在创建的c 的冗余副本）。

案例 2：

MyClass& bar() {
    MyClass c(222);
    return c;
}
...
MyClass c2 = bar();

调用 未定义的行为，因为您正在返回对本地（临时）变量 c 的引用 ~ 具有自动存储持续时间的对象。

案例 3：

MyClass* baz() {
    MyClass* c = new MyClass(333);
    return c;
}
...
MyClass c2 = bar();

是最直接的，因为你可以控制所发生的事情，但会带来非常不愉快的后果：你负责内存管理，这是您应该尽可能避免这种动态分配的原因（并且更喜欢案例 1）。

Answer 3

1) 是的。
2）您有一个随机值，因为您的复制 c'tor 和 operator= 不复制 id 的值。但是，您假设在删除对象后不依赖对象的值是正确的。
3) 是的。