返回函数本地的 std::string 的最佳方法

Posted 2023-02-16

【中文标题】返回函数本地的 std::string 的最佳方法

【英文标题】：best way to return an std::string that local to a function

【发布时间】：2011-04-27 23:26:16

【问题描述】：

在 C++ 中，从函数返回函数本地 std::string 变量的最佳方法是什么？

std::string MyFunc()

    std::string mystring("test");
    return mystring;



std::string ret = MyFunc(); // ret has no value because mystring has already gone out of scope...???

【问题讨论】：

您按值返回，而不是按引用返回。因此，'mystring' 消失并不重要。

【参考方案1】：

没有。那不是真的。即使mystring 已经超出范围并被销毁，ret 也有一个 mystring 的副本，因为函数 MyFunc 按值返回。

【讨论】：

从技术上讲，它不是副本。

当原始字符串对象超出范围并被破坏时，内部（堆）数据是否也会被删除？如果是这种情况，返回是否会进行深层复制？

【参考方案2】：

如果你的代码是这样的，就会有问题：

std::string& MyFunc()

    std::string mystring("test");
    return mystring;

所以，你写的方式没问题。只有一个建议——如果你可以像这样构造字符串，我的意思是——你可以在一行中完成，有时这样做会更好：

std::string MyFunc()

    return "test";

或者如果它更“复杂”，例如：

std::string MyFunct( const std::string& s1,
                     const std::string& s2,
                     const char* szOtherString )

    return std::string( "test1" ) + s1 + std::string( szOtherString ) + s2;

这将为您的编译器提供一个提示以进行更多优化，因此它可以少复制您的字符串 (RVO)。

【讨论】：

为什么要显式转换？这不是让问题变得模糊吗？只是做return "foo"; 就像一个魅力。

【参考方案3】：

如前所述，std::string 被复制。因此，即使原来的局部变量已经超出范围，调用者也会得到 std::string 的副本。

我认为阅读RVO 可以完全消除您的困惑。在这种情况下，它被准确地称为 NRVO（命名为 RVO），但精神是相同的。

额外阅读：使用 RVO 的问题在于它不是世界上最灵活的东西。 C++0x 的一大热点是rvalue references，它旨在解决这个问题。

【讨论】：

RVO 有两种风格：URVO（未命名的 RVO）与临时变量相关，NRVO（命名的 RVO）与局部变量相关。 URVO 通常更简单（对于编译器）。 NRVO 更加困难，因为使用命名变量，您可以有各种 return 语句，每个语句都返回一个不同的变量。此时优化器必须选择 1 变量作为被优化的变量，并且所有其他路径都将产生一个副本。

【参考方案4】：

你试过了吗？ 字符串在返回时被复制。 好吧，这是官方的说法，实际上副本可能已被优化掉，但无论哪种方式都可以安全使用。

【讨论】：

实际上，对于像 std::string 这样具有非平凡复制构造函数的类，它无法被优化掉，但它会在类确实具有平凡的情况下复制构造函数。

“在类的情况下......使用非平凡的构造函数，它不能被优化掉”——哦，但它可以，而且通常是。试试这个：std::string * sp; std::string func() std::string s("bla"); sp = &s;返回 s; int main() std::string s = func(); if(sp == &s) std::cout

PigBen 所写的内容当然会导致未定义的行为，但即使在已定义的情况下，编译器有时也有权忽略副本。 Google for RVO 和 NRVO。

【参考方案5】：

之前的答案都没有包含 关键概念。这个概念就是移动语义。 std::string 类具有move 构造函数，这意味着它具有移动语义。 移动语义意味着对象不会在函数返回时被复制到不同的位置，从而提供更快的函数执行时间。

尝试将调试单步调试到返回std::string 的函数中，并检查即将返回的对象的内部结构。您将看到成员字段指针地址xxx。然后，检查接收函数返回值的std::string 变量。您将在该对象中看到相同的指针地址xxx。

这意味着，女士们，先生们，没有复制。这是移动语义，上帝保佑美国！

【参考方案6】：

嗯，在 MyFunc() 之后 ret 将具有 mystring 的值。如果按值返回结果，则通过复制本地对象来构造一个临时对象。

就我而言，C++ FAQ Lite 的这些部分中有一些关于该主题的有趣细节。

【讨论】：

其中有哪些有趣的细节？你能说得更具体点吗？

【参考方案7】：

这取决于用例。如果一个实例应该对一个字符串负责，那么字符串应该由一个 const 引用返回。问题是，如果没有要返回的对象，该怎么办。使用指针，无效对象可以使用 0 来表示。这样的“空对象”也可以与引用一起使用（例如，代码 sn-p 中的 NullString）。

当然，发出无效返回值信号的更好方法是抛出异常。

另一个用例是字符串的责任转移给调用者。在这种情况下应该使用 auto_ptr。下面的代码展示了所有这些用例。

#include <string>
#include <memory> //auto_ptr
#include <iostream>

using std::string;
using std::auto_ptr;
using std::cout;
using std::endl;

static const string NullString("NullString\0");


///// Use-Case: GETTER //////////////////
//assume, string should be found in a list
//  and returned by const reference

//Variant 1: Pseudo null object
const string & getString( bool exists ) 
  //string found in list
  if( exists ) 
    static const string str("String from list");
    return str;
  
  //string is NOT found in list
  return NullString;


//Variant 2: exception
const string & getStringEx( bool available ) 
  //string found in list
  if( available ) 
    static const string str("String from list");
    return str;
  

  throw 0; //no valid value to return


///// Use-Case: CREATER /////////////////
auto_ptr<string> createString( bool ok )

  if( ok )
    return auto_ptr<string>(new string("A piece of big text"));
  else
    return auto_ptr<string>();
  


int main()
  bool ok=true, fail=false;
  string str;
  str = getString( ok );
  cout << str << ", IsNull:"<<( str == NullString )<<endl;
  str = getString( fail );
  cout << str << ", IsNull:"<<( str == NullString )<<endl;

  try
    str = getStringEx( ok );
    cout << str <<endl;
    str = getStringEx( fail );
    cout << str <<endl; //line won't be reached because of ex.
  
  catch (...)
  
    cout << "EX: no valid value to return available\n";
  

  auto_ptr<string> ptext = createString( ok );
  if ( ptext.get() )
    cout << *ptext << endl;
   else 
      cout << " Error, no text available" << endl;
  

  ptext = createString( fail );
  if ( ptext.get() )
    cout << *ptext << endl;
   else 
      cout << " Error, no text available"<<endl;
  

  return 0;