C++中返回引用和返回值的區別

轉自http://www.javashuo.com/article/p-shbkmakc-ht.html

 

1、主要討論下面兩個函數的區別：

int& at()
{
    return m_data_;
}

int at()
{
    return m_data_;
}

上面兩個函數，第一個返回值是int的引用int&，第二個返回值是int，兩者的區別是什麼呢？

咱們先用一個語句 const int& a = mymay.at(); 來分別調用一次上面兩個函數，而後看彙編語言的結果。

反彙編結果：

 1 #int& at()
 2 #{
 3 #    return m_data_;
 4 #}
 5 
 6 00BB6830  push        ebp  
 7 00BB6831  mov         ebp,esp  
 8 00BB6833  sub         esp,0CCh  
 9 00BB6839  push        ebx  
10 00BB683A  push        esi  
11 00BB683B  push        edi  
12 00BB683C  push        ecx  
13 00BB683D  lea         edi,[ebp-0CCh]  
14 00BB6843  mov         ecx,33h  
15 00BB6848  mov         eax,0CCCCCCCCh  
16 00BB684D  rep stos    dword ptr es:[edi]  
17 00BB684F  pop         ecx  
18 00BB6850  mov         dword ptr [this],ecx  
19         m_data_++;
20 00BB6853  mov         eax,dword ptr [this]  
21 00BB6856  mov         ecx,dword ptr [eax]  
22 00BB6858  add         ecx,1  
23 00BB685B  mov         edx,dword ptr [this]  
24 00BB685E  mov         dword ptr [edx],ecx  
25         return m_data_;
26 #取地址this中的值5879712（m_data_的地址）到寄存器eax中，此時寄存器eax存的是m_data_的地址
27 00BB6860  mov         eax,dword ptr [this]  
28     }
29 00BB6863  pop         edi  
30 00BB6864  pop         esi  
31 00BB6865  pop         ebx  
32 00BB6866  mov         esp,ebp  
33 00BB6868  pop         ebp  
34 00BB6869  ret  
35 
36 
37 
38 
39  
40     const int& a = mymay.at();    
41 00176AA2  lea         ecx,[mymay]  
42 00176AA5  call        MyMat::at (0171546h)  
43 #此時寄存器eax中的值爲m_data_的地址5879712，直接將地址5879712存入地址a中。
44 00176AAA  mov         dword ptr [a],eax  
45     cout << a << endl;

 1 #int at()
 2 #{
 3 #    return m_data_;
 4 #}
 5 
 6 
 7 012B6830  push        ebp  
 8 012B6831  mov         ebp,esp  
 9 012B6833  sub         esp,0CCh  
10 012B6839  push        ebx  
11 012B683A  push        esi  
12 012B683B  push        edi  
13 012B683C  push        ecx  
14 012B683D  lea         edi,[ebp-0CCh]  
15 012B6843  mov         ecx,33h  
16 012B6848  mov         eax,0CCCCCCCCh  
17 012B684D  rep stos    dword ptr es:[edi]  
18 012B684F  pop         ecx  
19 012B6850  mov         dword ptr [this],ecx  
20         return m_data_;
21 #和上面同樣，也是先取出m_data_的地址
22 012B6853  mov         eax,dword ptr [this]
23 #和上面不同，不是直接將m_data_的地址放入寄存器eax中，而是取地址5879712中的值（m_data_=3）放入寄存器eax中，此時寄存器eax存的是m_data_的值（3）
24 012B6856  mov         eax,dword ptr [eax]  
25     }
26 012B6858  pop         edi  
27 012B6859  pop         esi  
28 012B685A  pop         ebx  
29 012B685B  mov         esp,ebp  
30 012B685D  pop         ebp  
31 012B685E  ret  
32 
33 
34 
35 
36   
37     const int& a = mymay.at();    
38 008E6AA2  lea         ecx,[mymay]  
39 008E6AA5  call        MyMat::at (08E154Bh) 
40 #此時eax的值爲3，將3存入地址ebp-24h中，
41 008E6AAA  mov         dword ptr [ebp-24h],eax 
42 #將eax的值變成ebp-24h 
43 008E6AAD  lea         eax,[ebp-24h]  
44 #將地址ebp-24h寫到地址爲a中，此時a表明的地址是ebp-24h
45 008E6AB0  mov         dword ptr [a],eax  
46     cout << a << endl;

因此結論就是：

一、返回值爲引用型（int& ）的時候，返回的是地址，由於這裏用的是 int& a=mymay.at(); ，因此a和m_data_指的是同一塊地址（由寄存器eax傳回的5879712）。

二、返回值不是引用型（int）的時候，返回的是一個數值。這個時候就頗有意思了，編譯器是先將這個數值放入一個內存中（上面例子中，該內存地址爲ebp-24h)，再把這個地址付給a，此時的a表明的地址是ebp-24h，和m_data_表明的地址不同（m_data_表明的地址是5879712）。

三、綜上兩點能夠看出，當返回的值不是引用型時，編譯器會專門給返回值分配出一塊內存的（例子中爲ebp-24h）。

2、說明一下函數返回時，若是不是返回一個變量的引用，則必定會生成一個臨時變量。

看下面的函數，返回的是t而不是&t，因此必定會有臨時變量產生。

1 T function1(){
2     T t(0);
3     return t;
4 }
5 T x=function1();

這裏的過程是：
1.建立命名對象t
2.拷貝構造一個無名的臨時對象，並返回這個臨時對象
3.由臨時對象拷貝構造對象x
4.T x=function1();這句語句結束時，析構臨時對象
這裏一共生成了3個對象，一個命名對象t，一個臨時對象做爲返回值，一個命名對象x。

 

下面的函數稍微複雜必定，它沒有先定義一箇中間變量t，看起來彷佛是直接返回了一個臨時變量。但實際上，若是不通過c++的優化，那麼它並無提升效率，由於它仍是建立了3個對象。

1 T function2(){
2      return T(0);
3 }
4 T x=function2();

這裏的過程是：
1.建立一個無名對象
2.由無名對象拷貝構造一個無名的臨時對象
3.析構無名對象，返回臨時對象
4.由臨時對象拷貝構造對象x
5.T x=function2()語句結束時，析構臨時對象。
這裏一共生成了3個對象，其中有2個對象都是立刻被析構掉的，不能被後面的代碼使用。既然是這樣，那麼就會有優化的餘地，能夠嘗試着不要前面的兩個臨時變量。c++確實會作這樣的優化，優化後的c++會避免匿名對象和臨時對象這兩個對象的生成，而直接生成x，這樣就減小了兩次對象生成-回收的消耗，提升了程序性能。

其實function1()這段代碼也是會通過優化的，但由於臨時對象t是一個命名對象，因此必定會被建立。存儲返回值的臨時對象是多餘的，會被優化掉而不生成。可是，程序員不該該依賴這種優化，由於c++不保證這種優化必定會作。