关于返回引用的思考

[ 事情起因 ]

一天在写代码的时候，突然想到返回对象的引用好像可以提高程序的执行效率，但在调试下面代码的时候发现一运行就会报错。

 

// [1] #include <cstdio> #include <vector> using namespace std; vector<char>& Fun(); int main() { vector<char> cvec; cvec=Fun(); //cvec.swap(Fun());// 对vector的对象赋值，此方式效率较高 for (vector<char>::iterator iter=cvec.begin();iter!=cvec.end();++iter) { printf("%d/t",*iter); } printf("/n"); return 0; } vector<char>& Fun() { // used var vector<char> cvec(5,1); return cvec; }

而如果将上面程序中 Fun() 函数的返回类型改为 vector<char> ，即去掉引用，则程序运行正常。为什么呢？持着怀疑的态度，又测试了下面的代码：

#include <cstdio> #include <vector> using namespace std; int& Fun() { int a=2; return a;// warning C4172: returning address of local variable or temporary } int main() { int a=Fun(); printf("%d/n",a);// 2 return 0; }

编译之，发现 IDE 有一个 warning ，不理会它，运行之，没有报错正确地显示了运行结果。这又是怎么回事呢？

 

[ 分析原因 ]

其实解决这个问题的关键就是，要知道函数中声明的局部对象，它的生命周期到哪里结束。没错，函数中声明的对象只在函数内部可见。但是代码 [2] 的结果如何解释呢？出现这样的结果也许只能说明是 IDE 的问题，对于代码 [2] 有可能已经回收了内存，但是并没有修改里面的值；而在代码 [1] 中，对于 vector ，则直接回收并覆盖里面的内容。

 

 

 

[ 调试证明 ]

编写下面代码，运行结果说明， IDE 在函数返回以后并不会覆盖简单类型的局部对象的内存。

#include <cstdio> #include <vector> using namespace std; int* Fun() { int a=2; return &a;// warning C4172: returning address of local variable or temporary } int main() { int *a=Fun(); printf("%d/n",*a);// 2 return 0; }

分别调试查看代码 [1] 中函数原型为 int Fun() 和 int& Fun() 所对应的汇编代码：

 2484: int a=Fun(); 00401068 call @ILT+20(Fun) (00401019) 0040106D mov dword ptr [ebp-4],eax 2485: printf("%d/n",a);// 2 //单步调试，F11进入int Fun()函数中： 2475: int Fun() 2476: { 00401020 push ebp 00401021 mov ebp,esp 00401023 sub esp,44h 00401026 push ebx 00401027 push esi 00401028 push edi 00401029 lea edi,[ebp-44h] 0040102C mov ecx,11h 00401031 mov eax,0CCCCCCCCh 00401036 rep stos dword ptr [edi] 2477: int a=2; 00401038 mov dword ptr [ebp-4],2 2478: 2479: return a; 0040103F mov eax,dword ptr [ebp-4] ; 注意此处eax保存了局部对象的值 2480: } 00401042 pop edi 00401043 pop esi 00401044 pop ebx 00401045 mov esp,ebp 00401047 pop ebp 00401048 ret //再看int& Fun()这种情况： 2484: int a=Fun(); 00401078 call @ILT+5(Fun) (0040100a) 0040107D mov eax,dword ptr [eax] 0040107F mov dword ptr [ebp-4],eax 2485: printf("%d/n",a);// 2 //单步调试，F11进入int& Fun()函数中： 2475: int& Fun() 2476: { 00401020 push ebp 00401021 mov ebp,esp 00401023 sub esp,44h 00401026 push ebx 00401027 push esi 00401028 push edi 00401029 lea edi,[ebp-44h] 0040102C mov ecx,11h 00401031 mov eax,0CCCCCCCCh 00401036 rep stos dword ptr [edi] 2477: int a=2; 00401038 mov dword ptr [ebp-4],2 2478: 2479: return a;// warning C4172: returning address of local variable or temporary 0040103F lea eax,[ebp-4] ; 注意此处eax保存了局部对象的地址 2480: } 00401042 pop edi 00401043 pop esi 00401044 pop ebx 00401045 mov esp,ebp 00401047 pop ebp 00401048 ret

[ 得出结果 ]

当函数原型为 int Fun() 时，会将返回值 mov 到寄存器 eax 中保存，退出 Fun 后再 mov 到 a 中。
当函数原型为 int& Fun() 时，会将返回值的地址保存在 eax 中，退出 Fun 后再通过此地址读取数据到 a 中。

因此，代码 [1] 中犯了一个严重的错误， Fun() 函数返回了一个局部对象的引用。当函数 Fun() 执行完毕后，其中的局部对象所占的内存会被销毁，其中所存储的数据也就不再存在了。此时如果再使用此函数的返回值，即返回的引用类型对象的值，程序将会出现错误。

 

[ 结论 ]

以前在书上好像读到过，当返回一个对象的时候，如果返回的不是引用，会自动调用构造函数再创建一个临时的对象。我在这里可能存在误解，本以为返回引用可以提高效率。现在得出结论：不要返回局部对象的引用；但可以返回一个局部对象 ( 实际上是返回了一个局部对象的拷贝，实际的局部对象“可能 ^[1] ”已经不再存在了 ) 。

 

[1] “可能”的意思是，由于某些编译器的缘故，当函数执行完毕后，其中的局部对象的值可能依然存在，见代码 [2] 及 [ 调试证明 ] 。

[2] 关于此问题，我曾发布的一个帖子

http://topic.youkuaiyun.com/u/20100323/16/45af3458-7e29-4632-8fd0-bef584091029.html?seed=160051105&r=64133769#r_64133769