C++ 之函数返回局部变量

本文探讨了C++中返回局部变量的各种情况,包括返回字符串字面量的指针、返回局部变量引用的错误做法、局部对象的RVO优化以及返回局部对象指针的注意事项。强调了返回局部引用可能导致的问题,以及编译器如何通过RVO优化避免拷贝,同时提醒开发者在处理包含复杂数据成员的对象时应确保拷贝构造函数的可靠性。

1. 返回字符串字面量的指针,即存放在常量存储区的数据,不会因为函数调用栈被释放而消失,所以操作可行。

char* const_str()
{
    char* p = "Hello World!"; // 指向常量区字符串的指针
    return p;
}

另外,其实这里写的不规范,C++11 标准要求在字面量指针增加 const,以防止猿们随意改变其内容导致段错误。

 

2. 返回局部变量的 reference 引用

首先,不管是基本数据类型还是对象,返回局部引用都是错误的。返回的别名引用了函数内局部变量,它的数据区是放在栈空间的,在函数调用结束后,栈空间被释放之后就不存在了,其数据可能会被覆盖掉。

2.1 普通变量的引用 

通常编译器会在 return i; 处放出警告,如 xcode Reference to stack memory associated with local variable 'i' returned

打印出的地址是一样的,说明返回的引用并没有真正的重新拷贝复制一份到新的栈空间,即 main 函数栈中,而是直接将它给了引用变量 p。

如果不是引用,则会拷贝一份新的内存,两者地址是不同的。

int& refer()
{
    int i = 99;
    cout << &i << endl; // 0x7ffeefbff4ac
    return i;
}

void main() 
{
    int& p = refer();
 
C++ 自定义函数中,局部变量是在函数内部定义的变量,其作用域仅限于该函数内部。局部变量可以与全局变量同名,在函数引用这个变量时,会优先使用同名的局部变量,而不是全局变量。若要引用全局变量,可使用 `::` 符号。例如: ```cpp #include <iostream> int var = 10; // 全局变量 void func() { int var = 20; // 局部变量 std::cout << "Local var: " << var << std::endl; // 输出局部变量 20 std::cout << "Global var: " << ::var << std::endl; // 使用 :: 引用全局变量 10 } int main() { func(); return 0; } ``` 当函数返回值是自定义的值类型时,即使函数返回值是局部变量,其返回值也是有效值。这是因为函数返回值用于初始化调用点的一个临时对象,该临时对象就是函数调用的结果。并且现代编译器会进行优化,如 return value optimization (RVO),避免了拷贝内存这样费时的工作,返回局部对象并非通常所说的拷贝一个临时变量作为返回,即调用拷贝构造函数(不论有无赋值操作) [^1][^3][^4]。 不过,需要注意的是,如果全局指针指向自定义函数局部变量,可能会出现未定义行为。因为局部变量函数执行结束后会被销毁,其内存空间可能会被其他变量使用。例如以下代码: ```cpp #include <iostream> using namespace std; int* pint; void fun1() { int a = 10; pint = &a; } void fun0() { fun1(); int b = 11; cout << pint << " 0 " << *pint << endl; pint = &b; } void fun() { fun0(); cout << pint << " 1 " << *pint << endl; } void main() { fun(); cout << pint << " 2 " << *pint << endl; } ``` 在这个例子中,`fun0()` 里 `*pint` 的值是 10,但后续 `fun()` 里的 `*pint` 的值不是预期的 11,这是因为 `fun1()` 中的局部变量 `a` 在函数结束后已被销毁,`pint` 指向的内存可能已被其他变量覆盖 [^1][^5]。
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