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  • 读书笔记_Effective_C++_条款二十一:当必须返回对象时,别妄想返回其reference

    当你理解条款21后,很可能出现一种过度使用的情况:只要看到是一个非内置类型,就去使用引用传值。举个书上的例子:

    1 class Rational
    2 {
    3 private:
    4     int numerator;
    5     int denominator;
    6 public:
    7     Rational():numerator(0), denominator(1){}
    8     friend const Rational& operator* (const Rational& r1, const Rational& r2){…}
    9 };

    numerator表示分子,denominator表示分母,这里我们需要把注意力放在operator*上,不是在它的形参上(用的const引用是完全正确的),而是在它的返回值上,这个带引用的返回值是一个巨大的bug。

    我们可以设想一下实现:

    1 friend const Rational& operator* (const Rational& r1, const Rational& r2)
    2 {
    3         Rational temp;
    4         temp.numerator = r1.numerator * r2.numerator;
    5         temp.denominator = r1.denominator * r2.denominator;
    6         return temp;
    7 }

    这是一种最容易想到的实现方式,在栈上创建对象temp,分子、分母分别相乘后,将之返回。

    但仔细再想想,调用函数真的能收到这个temp吗?它是在operator*函数调用时的栈上产生的,当这个函数调用结束后,栈上的temp也会被pop掉,换言之,temp的生命周期仅存在于operator*函数内,离开这个函数,返回的引用将指向一个已经不在的对象!

    对此,VS编译器已经给出了warning,如下:

    “warning C4172: returning address of local variable or temporary”

    千万不能忽略它。

    那既然栈上创建对象不行,还可以在堆上创建嘛(new出来的都是在堆上创建的),于是我们有:

    1 friend const Rational& operator* (const Rational& r1, const Rational& r2)
    2 {
    3     Rational *temp = new Rational();
    4     temp->numerator = r1.numerator * r2.numerator;
    5     temp->denominator = r1.denominator * r2.denominator;
    6     return *temp;
    7 }

    这下VS编译器没有warning了,之前在资源管理那部分说过,new和delete要配对,这里只有new,那delete了?delete肯定不能在这个函数里面做,只能放在外面,这样new和delete实际位于两个不同的模块中了,程序员很容易忘记回收,而且给维护也带来困难,所以这绝对不是一种好的解决方案。书上举了一个例子,比如:

    1 Rational w, x, y, z;
    2 w = x * y * z;

    连乘操作会有两次new的过程,我们很难取得operator*返回的reference背后隐藏的那个指针。

    当然,如果把new换成auto_ptr或者是shared_ptr,这种资源泄露的问题就可以避免。

    栈上创建的临时对象不能传入主调模块,堆上创建的对象就要考虑资源管理的难题,还有其他解决方法吗?

    我们还有static对象可以用,static对象位于全局静态区,它的生命周期与这个程序的生命周期是相同的,所以不用担心它会像栈对象那样很快消失掉,也不用担心它会像堆对象那样有资源泄露的危险。可以像这样写:

    1 friend const Rational& operator* (const Rational& r1, const Rational& r2)
    2 {
    3     static Rational temp;
    4     temp.numerator = r1.numerator * r2.numerator;
    5     temp.denominator = r1.denominator * r2.denominator;
    6     return temp;
    7 }

    这样写编译器同样不会报错,但考虑一下这样的式子:

    1 Rational r1, r2, r3;
    2 if(r1 * r2 == r1 * r3){…}

    if条件恒为真,这就是静态对象做的!因为所有对象共享这个静态对象,在执行r1*r2时,temp的值为t1,但执行r1*r3之后,temp的值统一都变成t2了。它在类中只有一份,明白这个原因后就不难理解了。

    既然一个static对象不行,那弄一个static数组?把r1*r2的值放在static数组的一个元素里,而把r1*r3放在static数组的另一个元素里?仔细想想就知道这个想法是多么的天马行空。

    一个必须返回新对象的正确写法是去掉引用,就这么简单!

    1 friend const Rational operator* (const Rational& r1, const Rational& r2)
    2 {
    3     Rational temp;
    4     temp.numerator = r1.numerator * r2.numerator;
    5     temp.denominator = r1.denominator * r2.denominator;
    6     return temp;
    7 }

    该让编译器复制的时候就要放手去复制,就像花钱买东西一样,必须花的终究是要花的。

    最后总结一下:

    绝对不要返回pointer或reference指向一个local stack对象,指向一个heap-allocated对象也不是好方法,更不能指向一个local static对象(数组),该让编译器复制对象的时候,就让它去复制!

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