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引用作為函式返回值的分析






 例如,下面的程式是有關引用返回的4種形式:
    //*********************
    //**   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;
    }
  執行結果為:
    78.5
    78.5
    78.5
    78.5
  對主函式的4種引用返回的形式, 程式的執行結果是一樣的。但是它們在記憶體中的活動情況是各不相同的。其中變數temp是全域性資料,駐留在全域性資料區data。函式main()、函式fnl()或函式fn2()駐留在棧區stack。
  第一種情況:見圖9-5。


圖9-5 返回值方式的記憶體佈局
  這種情況是一般的函式返回值方式。 返回全域性變數temp值時,C++建立臨時變數並將temp的值78.5複製給該臨時變數。返回到主函式後,賦值語句a=fnl(5.0)把臨時變數的值78.5複製給a。
第二種情況:見圖9-6。


圖9-6 返回值初始引用的情形
  這種情況下,函式fnl()是以值方式返回的,返回時, 複製temp的值給臨時變數。返回到主函式後,引用b以該臨時變數來初始化,使得b成為該臨時變數的別名。由於臨時變數的作用域短暫,所以b面臨無效的危險。 根據C++標準,臨時變數或物件的生命期在一個 完整的語句表示式結束後便宣告結束,也即在“float& b=fnl(5.0);”之後,臨時變數不再存在。 所以引用b以後的值是個無法確定的值。BC對C++標準進行了擴充套件,規定如果臨時變數或物件作為引用的初始化時,則其生命期與該引用一致。14.7節將進一步介紹這一內容。 這樣的程式, 依賴於編譯器的具體實現,所以移植性是差的。
  若要以返回值初始化一個引用,應該先建立一個變數,將函式返回值賦給這個變數,然 後再以該變數來初始化引用,就像下面這樣:
    int x=fnl(5.0);
    int& b=x;
  第三種情況:見圖9-7。


圖9—7 返回引用方式
  這種情況,函式fn2()的返回值不產生副本,所以, 直接將變數temp返回給主函式。主函式的賦值語句中的左值,直接從變數temp中得到複製,這樣避免了臨時變數的產生。當變數temp是一個使用者自定義的型別時,這種方式直接帶來了程式執行效率和空間利用的利益。
第四種情況:見圖9-8。


圖9—8 返回引用方式的值作為引用的初始化
  這種情況, 函式fn2()返回一個引用,因此不產生任何返回值的副本。在主函式中,一個引用宣告d用該返回值來初始化,使得d成為temp的別名。由於temp是全域性變數, 所以在d的有效期內temp始終保持有效。這樣做法是安全的。
  但是, 如果返回不在作用域範圍內的變數或物件的引用, 那就有問題了。這與返回一個區域性作用域指標的性質一樣嚴重。BC作為編譯錯誤,VC作為警告,來提請程式設計者注意。例如,下面的程式碼返回一個引用,來給主函式的引用宣告初始化:
    float& fn2(float r)
    {
     float temp;
     temp=r*r*3.14;
     return temp;
    }
    void main()
    {
     float &d=fn2(5.0); //error返回的引用是個區域性變數
    }
  見圖9-9說明。


圖9-9 返回的引用是區域性變數
  如果返回的引用是作為一個左值進行運算,也是程式設計師最犯忌的。所以,如果程式中有下面的程式碼,則一定要剔除:
    float& fn2(float r)
    {
     float temp;
     temp=r*r*3.14;
     return temp;
    }
    void main()
    {
     fn2(5.0)=12.4; //error返回的是區域性作用域內的變數
    }

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