转： 引用作为函数返回值

转自：http://blog.csdn.net/vivi_wang_11/article/details/7437382

函数返回值时，要生成一个值的副本。而用引用返回值时，不生成值的副本。
　　例如，下面的程序是有关引用返回的4种形式：
　　　　//*********************
　　　　//** 　　ch9_6.cpp 　**
　　　　//*********************

　　　　#include <iostream.h>

　　　　float temp;

　　　　float fn1(float r)
　　　　{
　　　　　temp = r*r*3.14;
　　　　　return temp;
　　　　}

　　　　float& fn2(float r)
　　　　{
　　　　　temp = r*r*3.14;
　　　　　return temp;
　　　　}

　　　　void main()
　　　　{
　　　　　float a=fn1(5.0); //1
　　　　　float& b=fn1(5.0); //2:warning
　　　　　float c=fn2(5.0); //3
　　　　　float& d=fn2(5.0); //4
　　　　　cout<<a<<endl;
　　　　　cout<<b<<endl;
　　　　　cout<<c<<endl;
　　　　　cout<<d<<endl;
　　　　}

　　运行结果为：
　　　　78．5
　　　　78．5
　　　　78．5
　　　　78．5

　　对主函数的4种引用返回的形式， 程序的运行结果是一样的。但是它们在内存中的活动情况是各不相同的。其中变量temp是全局数据，驻留在全局数据区data。函数main()、函数fnl()或函数fn2()驻留在栈区stack。
　　第一种情况：见图9-5。

图9-5 返回值方式的内存布局

　　这种情况是一般的函数返回值方式。 返回全局变量temp值时，C++创建临时变量并将temp的值78.5复制给该临时变量。返回到主函数后，赋值语句a=fnl(5.0)把临时变量的值78.5复制给a。
第二种情况：见图9-6。

图9-6 返回值初始引用的情形

　　这种情况下，函数fnl()是以值方式返回的，返回时， 复制temp的值给临时变量。返回到主函数后，引用b以该临时变量来初始化，使得b成为该临时变量的别名。由于临时变量的作用域短暂，所以b面临无效的危险。 根据C++标准，临时变量或对象的生命期在一个 完整的语句表达式结束后便宣告结束，也即在“float& b=fnl(5.0)；”之后，临时变量不再存在。 所以引用b以后的值是个无法确定的值。BC对C++标准进行了扩展，规定如果临时变量或对象作为引用的初始化时，则其生命期与该引用一致。14.7节将进一步介绍这一内容。 这样的程序， 依赖于编译器的具体实现，所以移植性是差的。
　　若要以返回值初始化一个引用，应该先创建一个变量，将函数返回值赋给这个变量，然 后再以该变量来初始化引用，就像下面这样：
　　　　int x=fnl(5.0)；
　　　　int& b=x；
　　第三种情况：见图9-7。

图9—7 返回引用方式

　　这种情况，函数fn2()的返回值不产生副本，所以， 直接将变量temp返回给主函数。主函数的赋值语句中的左值，直接从变量temp中得到复制，这样避免了临时变量的产生。当变量temp是一个用户自定义的类型时，这种方式直接带来了程序执行效率和空间利用的利益。
第四种情况：见图9-8。

图9—8 返回引用方式的值作为引用的初始化

　　这种情况， 函数fn2()返回一个引用，因此不产生任何返回值的副本。在主函数中，一个引用声明d用该返回值来初始化，使得d成为temp的别名。由于temp是全局变量， 所以在d的有效期内temp始终保持有效。这样做法是安全的。
　　但是， 如果返回不在作用域范围内的变量或对象的引用， 那就有问题了。这与返回一个局部作用域指针的性质一样严重。BC作为编译错误，VC作为警告，来提请编程者注意。例如，下面的代码返回一个引用，来给主函数的引用声明初始化：
　　　　float& fn2(float r)
　　　　{
　　　　　float temp；
　　　　　temp=r*r*3.14；
　　　　　return temp；
　　　　}
　　　　void main()
　　　　{
　　　　　float &d=fn2(5.0)； //error返回的引用是个局部变量
　　　　}

　　见图9-9说明。

图9-9 返回的引用是局部变量

　　如果返回的引用是作为一个左值进行运算，也是程序员最犯忌的。所以，如果程序中有下面的代码，则一定要剔除：
　　　　float& fn2(float r)
　　　　{
　　　　　float temp；
　　　　　temp=r*r*3.14；
　　　　　return temp；
　　　　}
　　　　void main()
　　　　{
　　　　　fn2(5.0)=12.4； //error返回的是局部作用域内的变量
　　　　}

 

下面的这篇我应该学习作者的探究精神。

将函数的返回值引用定义为引用

 “将函数的返回值定义为引用”是一种比较有效的做法。

例如（分析见程序的注释）： 

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
char & get_val(string &str,int i)//返回类型为引用
{//若去掉返回值的引用，则返回的是一个无名变量，其值是返回内容的一个拷贝而已，见下一个程序。
    return str[i];
}
int main()
{
    string s("123456");
    cout<<s<<endl;
    get_val(s,2)='a';   //即等价于：str[2]='a'，因为get_val(s,2)返回的是引用，故相当于str[2]
    cout<<s<<endl;
    return 0;
}

对比一下没有返回引用的情况： 

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
char get_val(string &str,int i)//返回类型不为引用
{
    return str[i];
}
int main()
{
    string s("123456");
    cout<<s<<endl;
    char p;
    p=get_val(s,2); //因为函数get_val()返回值不是引用，所以必须赋值给一个变量后才能使用。  这句话有误：cout<<get_val(s,2)<<endl;是没有问题！
    cout<<p<<endl;
    return 0;
}

显然这种函数返回值为引用的方法大有用武之地，最常见的就是用在重载流插入/提取运算符函数中，例如： 

ostream & operate <<(ostream &output, Complex &c)//定义流提取运算符“<<”重载函数
{
       output<<”(”<<c.real<<”+”<<c.imag<<”i)”<<endl;
       return output;
}

cout<<c3<<c2;    //调用重载后的"<<"，等价于(operate <<(cout, c3))<<c2;

因为输出c3后紧接着要输出c2，所以要求cout<<c3（即operate <<(cout, c3)）必须返回流提取对象cout，故必须使函数operate <<(cout, c3)的返回值能直接使用，即：必须将函数返回值设置为引用。

请自行分析下面的程序： 

int &func(int& a)
{
    return a;
}

void main()
{
    int a=0;
    int b=func(a);
    printf("&a=%p, &(func(a))=%p, &b=%p
",&a, &(func(a)), &b);// %p也可以换做%08X，用于输出内存地址
}

执行的结果为：

0012FF7C, 0012FF7C, 0012FF78

a和b的地址不等。

返回指针的情形

例如： 

#include <stdio.h>
char *RetMemory()
{
    char p[]="hello world
";
    return p;
}
void main( )
{
    char *str=NULL;
    str=RetMemory();
    printf(str);
}

分析：str能得到p吗？不能！因为函数调用结束后p的内存就被回收了，所以最好是利用传参数的形式定义p或者将p定义为全局变量。

所以要避免返回 指向函数内部定义的变量或字符串常量 的指针。