我应该如何 return 来自函数的对象？

Question

考虑以下场景：有一个 class CDriver 负责枚举所有连接的输出设备（由 COutput class 表示）。其代码可能如下所示：

class COutput
{
    // COutput stuff
};

class CDriver
{
public:
    CDriver();  // enumerate outputs and store in m_outputs

    // some other methods

private:
    std::vector<COutput> m_outputs;
};

现在 CDriver 应该能够授予用户对枚举的 COutput 的访问权限。

实现这个的第一个方法是return一个指针：

const COutput* GetOutput(unsigned int idx) const 
{ 
    return idx < m_outputs.size() ? &m_outputs[idx] : nullptr; 
}

在我看来，此方法存在的问题是，如果指针由用户存储并且在 CDriver 对象被销毁后它仍然存在，它现在是一个悬空指针。这是因为指针对象（COutput 对象）在 CDriver 对象的析构函数中被销毁了。

第二种方法是 return 参考：

const COutput& GetOutput(unsigned int idx) const 
{ 
    return idx < m_outputs.size() ? &m_outputs[idx] : m_invalidOutput; 
}

这里存在与指针方法相同的问题。此外，它还有一个额外的警告，即不能 returned 真正的无效对象。如果一个 nullptr 被 return 编辑为一个 return 指针，很明显它是 "invalid"。但是，在引用方面，没有等同于 nullptr 的东西。

继续接近第三点。 Return 按值。

COutput GetOutput(unsigned int idx) const 
{ 
    return idx < m_outputs.size() ? &m_outputs[idx] : m_invalidOutput; 
}

在这里，用户不必担心 returned 对象的生命周期。但是，必须复制 COutput 对象，并且与引用方法类似，没有直观的方法来检查错误。

我可以继续...

例如，COutput 对象可以在堆上分配并存储在 std::shared_ptr 中，然后 return 就这样编辑。但是，这会使代码非常冗长。

有没有什么方法可以直观地解决这个问题，并且不会引入不必要的代码冗长？

Answer 1

首先我要说的是，你绝对不应该为了解决这个问题而开始胡思乱想shared_ptr。只是不要这样做。你在这里有几个不同的选择是合理的。

首先，您可以简单地 return 按值。如果 COutput 很小，这是一个很好的方法。要处理越界索引，您有两种选择。一种是抛出异常。效果很好，很容易。这是我最有可能在这里推荐的。确保有一个 size() 成员，用户可以调用该成员来获取大小，这样他们就可以避免支付抛出的成本，如果这对他们来说太贵了。您还可以 return 和 optional。这在 17 的标准库中，在 boost prior 中，并且有独立的实现。

其次，您可以通过pointer/referencereturn。是的，它可以悬挂。但是 C++ 并没有声称对此提供保护。每个标准容器都具有 begin() 和 end() 方法，return 迭代器也可以轻松悬挂这些方法。期望客户端避免这些陷阱在 C++ 中并非不合理（尽管你当然应该记录它们）。

第三，你可以做控制反转：不是给用户一个对象来操作，而是让用户传递他们想要执行的操作。换句话说：

template <class F>
auto apply(std::size_t idx, F f) const 
{
    if (idx >= m_outputs.size())
    {
        throw std::out_of_range("index is out of range");
    }

    return f(m_outputs[idx]); 
}

用法：

CDriver x;
x.apply(3, [] (const COutput& o) {
    o.do_something();
});

在这种情况下，用户需要更加努力地制作一些东西（尽管仍然有可能），因为他们没有得到 pointer/reference，而且您不必制作副本要么。

您当然可以通过多种方式更改apply；例如不是从函数调用返回 return 而是 return true/false 来指示索引是否在范围内而不是抛出。基本思想是一样的。请注意，必须修改此方法才能与虚函数结合使用，这会降低它的可取性。因此，如果您正在考虑 CDriver 的多态性，您应该考虑一下。

Answer 2

看看 C++11 的共享指针。使用共享指针，在销毁该对象的所有共享指针 "owning" 之前，不会调用基对象的析构函数。在处理对单个对象的多个引用时，这消除了很多（但不是全部）令人头疼的问题。

这里有更多信息： http://en.cppreference.com/w/cpp/memory/shared_ptr

Answer 3

1).久经考验：抛出一个标准argument exception

2) 您可以使用元组和 std::tie。

const std::tuple<bool, COutput> GetOutput(unsigned int idx) const 
{ 
     return idx < m_outputs.size() 
               ? std::make_tuple(true m_outputs[idx])
               : std::make_tuple(false,  m_invalidOutput); 
}

bool has_value;
COutput output;

std::tie(has_value, output) = GetOutput(3);

要替换元组，可以使用C++17 structured bindings中的std::tie。

3) C++17 将std::optional用于这种场景。

我应该如何 return 来自函数的对象？

How should I return an object from a function?

c++

pointers

reference

return-by-value