我应该返回对堆对象的引用还是返回值？

Question

我有这两个简单的功能。我认为func1 是一个很好的解决方案，因为您通过引用传递对象。我的教科书给出了func2 作为最佳解决方案的答案。这仅仅是因为您没有取消分配heapstr 吗？如果我在 main 中声明 heapstr 然后将其传递给函数以便之后删除它会怎样？

#include <iostream>

using namespace std;


string& func1(const string &str) {
    string* heapstr=new string();
    for (int i = 0; i < str.size(); ++i) {
        *heapstr += str[i];
    }
    return *heapstr;
}

string func2(const string &str) {
    string heapstr;
    for (int i = 0; i < str.size(); ++i) {
        heapstr += str[i];
    }
    return heapstr;
}

int main() {
    cout << func1("aaa") << endl;
    cout << func2("aaa") << endl;
}

Answer 1

我应该返回对堆对象的引用还是返回值？

按值返回。

有很多原因，但没有一个与性能真正相关，因为编译器在优化事物方面足够好，即使不是，大多数程序都是 I/O 绑定的，即你的时间等待来自文件或网络套接字的数据会消耗您的所有性能，而不是 CPU 操作本身所花费的时间。

例如，参见 Herb Sutter 和 Bjarne Stroustrup 的“C++ 核心指南”，在"Return containers by value (relying on move or copy elision for efficiency)" 部分说：

原因

简化代码并消除显式内存管理的需要。

至于你的两个功能……

我的教科书给出了func2 作为最佳解决方案的答案。这仅仅是因为你没有释放heapstr吗？

内存泄漏是问题之一。但关键是按值返回更简单，更不容易出错。这完全是关于正确性，而不是速度。如果您可以只返回 int，您就不会返回 int*，对吗？

如果我在main 中声明heapstr，然后将其传递给函数，以便之后可以删除它会怎样？

您会在代码中引入很多内存泄漏、崩溃和未定义行为的可能性。它会变得更长、更难编写、更难阅读、更难维护、更难调试并且更难在代码审查中证明其合理性。作为回报，您将一无所获。

Answer 2

教科书是正确的。 （震惊。）

Func1 在与 func2 不同的各个方面都有缺陷。它从堆中分配一个对象，而不考虑该对象将如何被删除。然后它返回一个对新对象的引用，隐藏了可能被用来删除它的指针。没有效率增益，实际上 Func1 可能有点慢。无论如何，跟着我背诵：“避免早期优化。”

自从标准模板库问世以来，许多个月前，几乎从来没有最好使用 operator new。我最后一次使用 operator new 是 ca。 2003 年，我将指针包装在我们现在所知的 unique_ptr 中。在使用 operator new 之前，请阅读有关了解智能指针和 RAII 的所有内容。

Answer 3

由于这是教科书示例，您应该考虑它的上下文以了解它想要准确显示的内容（它的目标是尽量减少内存使用或使用安全的编程模式？！）。但有两个提示

1. 当您使用new 运算符分配内存时，您必须 使用delete 取消分配它。该代码在func1 处存在heapstr 的内存泄漏。
2. 在更现实的项目中，在方法之间共享对象也不安全。它的管理（即当前谁修改了它，或者当不再需要对象时谁负责释放它的内存）变得困难。

PS：我没有 C++17，但它也优化了以下内容。有关更多详细信息，请阅读@BoPersson cmets。

PS：堆栈分配更快，但在您的示例中，您在 func2 返回时进行了复制操作。 在你的例子中，@Jive Dadson 说编译器优化没有区别，但在一般情况下，假设以下代码

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;


string& func1(const string &str) {
    string* heapstr = new string();
    cout << "func1 " << heapstr << endl;
    for (int i = 0; i < str.size(); ++i) {
        *heapstr += str[i];
    }
    return *heapstr;
}

string func2(const string &str) {
    string heapstr;
    for (int i = 0; i < str.size(); ++i) {
        heapstr += str[i];
    }
    cout << &heapstr << endl;
    return heapstr;
}

int main() {
    string a = func1("aaa");
    string b = func2("aaa");
    cout << "main " << a << endl;
}

PS：（正如@Jive Dadson 所说，您的示例没有区别，但在我的示例中）如果我们将性能定义为运行时，也许是 func1。此外，如果我们将性能定义为内存使用量，则 func1。如果我们将性能定义为良好的编程模式，func2。 Totally func2 更受欢迎。