C/C++?引用作為函數的返回值方式
語法:類型 &函數名(形參列表){ 函數體 }
特別注意:
1.引用作為函數的返回值時,必須在定義函數時在函數名前將&
2.用引用作函數的返回值的最大的好處是在內存中不產生返回值的副本
//代碼來源:RUNOOB #include<iostream> using namespace std; float temp; float fn1(float r){ temp=r*r*3.14; return temp; } float &fn2(float r){ //&說明返回的是temp的引用,換句話說就是返回temp本身 temp=r*r*3.14; return temp; } int main(){ float a=fn1(5.0); //case 1:返回值 //float &b=fn1(5.0); //case 2:用函數的返回值作為引用的初始化值 [Error] invalid initialization of non-const reference of type 'float&' from an rvalue of type 'float' //(有些編譯器可以成功編譯該語句,但會給出一個warning) float c=fn2(5.0);//case 3:返回引用 float &d=fn2(5.0);//case 4:用函數返回的引用作為新引用的初始化值 cout<<a<<endl;//78.5 //cout<<b<<endl;//78.5 cout<<c<<endl;//78.5 cout<<d<<endl;//78.5 return 0; }
case1:用返回值方式調用函數
如下圖:
返回全局變量temp的值時,C++會在內存中創(chuàng)建臨時變量并將temp的值拷貝給該臨時變量。當返回到主函數main后,賦值語句a=fn1(5.0)會把臨時變量的值再拷貝給變量a
case2:用函數的返回值初始化引用的方式調用函數
如下圖:
這種情況下,函數fn1()是以值方式返回到,返回時,首先拷貝temp的值給臨時變量。
返回到主函數后,用臨時變量來初始化引用變量b,使得b成為該臨時變量到的別名。
由于臨時變量的作用域短暫(在C++標準中,臨時變量或對象的生命周期在一個完整的語句表達式結束后便宣告結束,也就是在語句float &b=fn1(5.0);之后),所以b面臨無效的危險,很有可能以后的值是個無法確定的值。
如果真的希望用函數的返回值來初始化一個引用,應當先創(chuàng)建一個變量,將函數的返回值賦給這個變量,然后再用該變量來初始化引用:
int x=fn1(5.0); int &b=x;
case3:用返回引用的方式調用函數
如下圖:
這種情況下,函數fn2()的返回值不產生副本,而是直接將變量temp返回給主函數,即主函數的賦值語句中的左值是直接從變量temp中拷貝而來(也就是說c只是變量temp的一個拷貝而非別名) ,這樣就避免了臨時變量的產生。尤其當變量temp是一個用戶自定義的類的對象時,這樣還避免了調用類中的拷貝構造函數在內存中創(chuàng)建臨時對象的過程,提高了程序的時間和空間的使用效率。
case4:用函數返回的引用作為新引用的初始化值的方式來調用函數
如下圖:
這種情況下,函數fn2()的返回值不產生副本,而是直接將變量temp返回給主函數。
1.在主函數中,一個引用聲明d用該返回值初始化,也就是說此時d成為變量temp的別名。
2.由于temp是全局變量,所以在d的有效期內temp始終保持有效,故這種做法是安全的。
3.不能返回局部變量的引用。如上面的例子,如果temp是局部變量,那么它會在函數返回后被銷毀,此時對temp的引用就會成為“無所指”的引用,程序會進入未知狀態(tài)。
4.不能返回函數內部通過new分配的內存的引用。雖然不存在局部變量的被動銷毀問題,但如果被返回的函數的引用只是作為一個臨時變量出現,而沒有將其賦值給一個實際的變量,那么就可能造成這個引用所指向的空間(有new分配)無法釋放的情況(由于沒有具體的變量名,故無法用delete手動釋放該內存),從而造成內存泄漏。因此應當避免這種情況的發(fā)生
5當返回類成員的引用時,最好是const引用。這樣可以避免在無意的情況下破壞該類的成員。
6.可以用函數返回的引用作為賦值表達式中的左值
#include<iostream> using namespace std; int value[10]; int error=-1; int &func(int n){ if(n>=0&&n<=9) return value[n];//返回的引用所綁定的變量一定是全局變量,不能是函數中定義的局部變量 else return error; } int main(){ func(0)=10; func(4)=12; cout<<value[0]<<endl; cout<<value[4]<<endl; return 0; }
用引用實現多態(tài)
在C++中,引用是除了指針外另一個可以產生多態(tài)效果的手段。
也就是說一個基類的引用可以用來綁定其派生類的實例
class Father;//基類(父類) class Son:public Father{.....}//Son是Father的派生類 Son son;//son是類Son的一個實例 Father &ptr=son;//用派生類的對象初始化基類對象的使用
特別注意:
ptr只能用來訪問派生類對象中從基類繼承下來的成員。如果基類(類Father)中定義的有虛函數,那么就可以通過在派生類(類Son)中重寫這個虛函數來實現類的多態(tài)。
函數中返回引用和返回值的區(qū)別
主要討論下面兩個函數的區(qū)別
int& at() { ? ? return m_data_; }
int at() { ? ? return m_data_; }
上面兩個函數,第一個返回值是int的引用int&,第二個返回值是int,二者的區(qū)別是什么呢?
我們先用一個語句 const int& a = mymay.at(); 來分別調用一次上面兩個函數,然后看匯編語言的結果。
反匯編結果:
#int& at() #{ # return m_data_; #} 00BB6830 push ebp 00BB6831 mov ebp,esp 00BB6833 sub esp,0CCh 00BB6839 push ebx 00BB683A push esi 00BB683B push edi 00BB683C push ecx 00BB683D lea edi,[ebp-0CCh] 00BB6843 mov ecx,33h 00BB6848 mov eax,0CCCCCCCCh 00BB684D rep stos dword ptr es:[edi] 00BB684F pop ecx 00BB6850 mov dword ptr [this],ecx m_data_++; 00BB6853 mov eax,dword ptr [this] 00BB6856 mov ecx,dword ptr [eax] 00BB6858 add ecx,1 00BB685B mov edx,dword ptr [this] 00BB685E mov dword ptr [edx],ecx return m_data_; #取地址this中的值5879712(m_data_的地址)到寄存器eax中,此時寄存器eax存的是m_data_的地址 00BB6860 mov eax,dword ptr [this] } 00BB6863 pop edi 00BB6864 pop esi 00BB6865 pop ebx 00BB6866 mov esp,ebp 00BB6868 pop ebp 00BB6869 ret const int& a = mymay.at(); 00176AA2 lea ecx,[mymay] 00176AA5 call MyMat::at (0171546h) #此時寄存器eax中的值為m_data_的地址5879712,直接將地址5879712存入地址a中。 00176AAA mov dword ptr [a],eax cout << a << endl;
#int at() #{ # return m_data_; #} 012B6830 push ebp 012B6831 mov ebp,esp 012B6833 sub esp,0CCh 012B6839 push ebx 012B683A push esi 012B683B push edi 012B683C push ecx 012B683D lea edi,[ebp-0CCh] 012B6843 mov ecx,33h 012B6848 mov eax,0CCCCCCCCh 012B684D rep stos dword ptr es:[edi] 012B684F pop ecx 012B6850 mov dword ptr [this],ecx return m_data_; #和上面一樣,也是先取出m_data_的地址 012B6853 mov eax,dword ptr [this] #和上面不一樣,不是直接將m_data_的地址放入寄存器eax中,而是取地址5879712中的值(m_data_=3)放入寄存器eax中,此時寄存器eax存的是m_data_的值(3) 012B6856 mov eax,dword ptr [eax] } 012B6858 pop edi 012B6859 pop esi 012B685A pop ebx 012B685B mov esp,ebp 012B685D pop ebp 012B685E ret const int& a = mymay.at(); 008E6AA2 lea ecx,[mymay] 008E6AA5 call MyMat::at (08E154Bh) #此時eax的值為3,將3存入地址ebp-24h中, 008E6AAA mov dword ptr [ebp-24h],eax #將eax的值變成ebp-24h 008E6AAD lea eax,[ebp-24h] #將地址ebp-24h寫到地址為a中,此時a代表的地址是ebp-24h 008E6AB0 mov dword ptr [a],eax cout << a << endl;
所以結論就是:
1、返回值為引用型(int& )的時候,返回的是地址,因為這里用的是 int& a=mymay.at(); ,所以a和m_data_指的是同一塊地址(由寄存器eax傳回的5879712)。
2、返回值不是引用型(int)的時候,返回的是一個數值。這個時候就很有意思了,編譯器是先將這個數值放入一個內存中(上面例子中,該內存地址為ebp-24h),再把這個地址付給a,此時的a代表的地址是ebp-24h,和m_data_代表的地址不一樣(m_data_代表的地址是5879712)。
3、綜上兩點可以看出,當返回的值不是引用型時,編譯器會專門給返回值分配出一塊內存的(例子中為ebp-24h)。
說明一下函數返回時
如果不是返回一個變量的引用,則一定會生成一個臨時變量。
看下面的函數,返回的是t而不是&t,所以一定會有臨時變量產生。
?T function1(){ ? ? ?T t(0); ? ? ?return t; ?} ?T x=function1();
這里的過程是:
1.創(chuàng)建命名對象t
2.拷貝構造一個無名的臨時對象,并返回這個臨時對象
3.由臨時對象拷貝構造對象x
4.T x=function1();這句語句結束時,析構臨時對象
這里一共生成了3個對象,一個命名對象t,一個臨時對象作為返回值,一個命名對象x。
下面的函數稍微復雜一定,它沒有先定義一個中間變量t,看起來似乎是直接返回了一個臨時變量。但實際上,如果不經過c++的優(yōu)化,那么它并沒有提高效率,因為它還是創(chuàng)建了3個對象。
?T function2(){ ? ? ? return T(0); ?} ?T x=function2();
這里的過程是:
1.創(chuàng)建一個無名對象
2.由無名對象拷貝構造一個無名的臨時對象
3.析構無名對象,返回臨時對象
4.由臨時對象拷貝構造對象x
5.T x=function2()語句結束時,析構臨時對象。
這里一共生成了3個對象,其中有2個對象都是馬上被析構掉的,不能被后面的代碼使用。既然是這樣,那么就會有優(yōu)化的余地,可以嘗試著不要前面的兩個臨時變量。c++確實會做這樣的優(yōu)化,優(yōu)化后的c++會避免匿名對象和臨時對象這兩個對象的生成,而直接生成x,這樣就減少了兩次對象生成-回收的消耗,提高了程序性能。
其實function1()這段代碼也是會經過優(yōu)化的,但因為臨時對象t是一個命名對象,所以一定會被創(chuàng)建。存儲返回值的臨時對象是多余的,會被優(yōu)化掉而不生成。
但是,程序員不應該依賴這種優(yōu)化,因為c++不保證這種優(yōu)化一定會做。
以上為個人經驗,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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