c++ - 为什么不总是将返回值分配给 const 引用？

Question

假设我有一些功能:

Foo GetFoo(..)
{
  ...
}

假设我们既不知道这个函数是如何实现的，也不知道 Foo 的内部结构(例如，它可能是非常复杂的对象)。但是我们确实知道该函数按值返回 Foo，并且我们希望将此返回值用作 const。

问题:将此函数的返回值存储为 const & 总是一个好主意吗？

const Foo& f = GetFoo(...);

而不是，

const Foo f = GetFoo(...);

我知道编译器会做返回值优化，并且可能会移动对象而不是复制它，所以最后 const & 可能没有任何优势。但是我的问题是，有什么缺点吗？鉴于我不必依赖编译器优化以及即使移动复杂对象的操作可能很昂贵。

把这个延伸到极端，为什么我不应该总是对我的代码中不可变的所有变量使用const &？例如，

const int& a = 2;
const int& b = 2;
const int& c = c + d;

除了比较冗长，还有什么缺点吗？

Answer 1

将省略称为“优化”是一种误解。允许编译器不这样做，但也允许他们实现 a+b整数加法作为手动进位的按位运算序列。

这样做的编译器将是敌对的:拒绝忽略的编译器也是如此。

省略不像“其他”优化，因为它们依赖于 as-if 规则(只要行为符合标准，行为就可能发生变化)。省略可能会改变代码的行为。

为什么要使用 const &甚至右值 &&是个坏主意，引用是对象的别名。使用任何一种方法，您都没有(本地)保证该对象不会在其他地方被操纵。事实上，如果函数返回一个 & , const&或 && ，该对象在实践中必须以另一个身份存在于其他地方。因此，您的“本地”值是对某个未知的遥远状态的引用:这使得本地行为难以推理。

另一方面，值不能有别名。您可以在创建后形成这样的别名，但是 const本地值不能在标准下修改，即使它存在别名。

推理本地对象很容易。关于分布式对象的推理是困难的。引用按类型分布:如果您在引用或值之间进行选择，并且值没有明显的性能成本，总是选择值。

具体来说:

Foo const& f = GetFoo();

可以是对 Foo 类型的临时对象的引用绑定(bind)或派生自 GetFoo() 返回, or 绑定(bind)到存储在 GetFoo() 中的其他内容的引用.我们无法从那条线看出。

Foo const& GetFoo();

对

Foo GetFoo();

制作 f实际上有不同的含义。

Foo f = GetFoo();

总是 创建一个拷贝。没有什么不修改“通过”f将修改f (当然，除非它的 ctor 将指向自身的指针传递给其他人)。

如果我们有

const Foo f = GetFoo();

我们甚至可以保证修改(非 mutable 的部分)f是未定义的行为。我们可以假设 f是不可变的，实际上编译器会这样做。

在 const Foo&案例，修改f如果底层存储不是 const，则可以定义行为 。所以我们不能假设f是不可变的，并且编译器只有在它可以检查所有具有有效派生指针或对 f 的引用的代码时才会假定它是不可变的。并确定它们都不会改变它(即使您只是传递 const Foo& ，如果原始对象是非 const Foo，则 const_cast<Foo&> 并对其进行修改是合法的)。

简而言之，不要过早地悲观并假设省略“不会发生”。当前很少有编译器会在不明确关闭的情况下不使用它，而且您几乎肯定不会在它们上构建一个严肃的项目。