从c++函数中返回多个值的首选方法是什么?例如,假设有一个函数对两个整数进行除法并同时返回商和余数。我经常看到的一种方法是使用引用形参:

void divide(int dividend, int divisor, int& quotient, int& remainder);

一种变体是返回一个值,并通过引用形参传递另一个值:

int divide(int dividend, int divisor, int& remainder);

另一种方法是声明一个结构体来包含所有的结果并返回:

struct divide_result {
    int quotient;
    int remainder;
};

divide_result divide(int dividend, int divisor);

这些方法中是否有一种通常是首选的,还是有其他的建议?

编辑:在实际代码中,可能会有两个以上的结果。它们也可能是不同类型的。


当前回答

如果你通过引用函数返回一个值,编译器不能存储在寄存器当调用其他函数,因为从理论上讲,第一个函数可以保存变量的地址传递给它的全局变量,和任何subsecuently称为功能可能改变它,所以编译器会有(1)将值从寄存器保存到内存之前调用其他函数和(2)重读的时候需要从内存后再任何这样的调用。

如果通过引用返回,程序的优化将受到影响

其他回答

std::pair<int, int> divide(int dividend, int divisor)
{
   // :
   return std::make_pair(quotient, remainder);
}

std::pair<int, int> answer = divide(5,2);
 // answer.first == quotient
 // answer.second == remainder

Std::pair本质上是你的结构解决方案,但是已经为你定义好了,并且可以适应任何两种数据类型。

对于返回两个值,我使用std::pair(通常是类型定义的)。您应该查看boost::tuple(在c++ 11及更新版本中,有std::tuple),以获得两个以上的返回结果。

随着c++ 17中结构化绑定的引入,返回std::tuple可能会成为可接受的标准。

这完全取决于实际函数和多个值的含义,以及它们的大小:

如果它们像分数的例子一样相关,那么我会使用结构体或类实例。 如果它们不是真正相关的,并且不能被分组到一个类/结构中,那么也许你应该将你的方法重构为两个。 根据所返回值在内存中的大小,您可能希望返回指向类实例或结构的指针,或者使用引用形参。

就我个人而言,我通常不喜欢返回参数,原因有很多:

在调用中,哪些参数是in,哪些是out并不总是很明显 您通常必须创建一个局部变量来捕获结果,而返回值可以内联使用(这可能是也可能不是一个好主意,但至少您可以选择) 对我来说,一个函数有一个“进”和一个“出”似乎更干净——所有的输入都在这里,所有的输出都在那里 我喜欢让我的论点列表尽可能简短

我对pair/tuple技术也有一些保留意见。主要是,返回值通常没有自然的顺序。代码的读者如何知道是否有结果。首先是商还是余数?实现者可以改变顺序,这将破坏现有的代码。如果值是相同的类型,因此不会生成编译器错误或警告,那么这种情况尤其危险。实际上,这些参数也适用于返回参数。

下面是另一个代码示例,这个示例不那么简单:

pair<double,double> calculateResultingVelocity(double windSpeed, double windAzimuth,
                                               double planeAirspeed, double planeCourse);

pair<double,double> result = calculateResultingVelocity(25, 320, 280, 90);
cout << result.first << endl;
cout << result.second << endl;

这是打印地速和航向,还是航向和地速?这并不明显。

与此相比:

struct Velocity {
    double speed;
    double azimuth;
};
Velocity calculateResultingVelocity(double windSpeed, double windAzimuth,
                                    double planeAirspeed, double planeCourse);

Velocity result = calculateResultingVelocity(25, 320, 280, 90);
cout << result.speed << endl;
cout << result.azimuth << endl;

我想这更清楚了。

所以我认为我的第一选择,一般来说,是结构技术。在某些情况下,对/元组思想可能是一个很好的解决方案。我希望尽可能避免返回参数。

在c++ 11中,你可以:

#include <tuple>

std::tuple<int, int> divide(int dividend, int divisor) {
    return  std::make_tuple(dividend / divisor, dividend % divisor);
}

#include <iostream>

int main() {
    using namespace std;

    int quotient, remainder;

    tie(quotient, remainder) = divide(14, 3);

    cout << quotient << ',' << remainder << endl;
}

c++ 17:

#include <tuple>

std::tuple<int, int> divide(int dividend, int divisor) {
    return  {dividend / divisor, dividend % divisor};
}

#include <iostream>

int main() {
    using namespace std;

    auto [quotient, remainder] = divide(14, 3);

    cout << quotient << ',' << remainder << endl;
}

或者使用结构体:

auto divide(int dividend, int divisor) {
    struct result {int quotient; int remainder;};
    return result {dividend / divisor, dividend % divisor};
}

#include <iostream>

int main() {
    using namespace std;

    auto result = divide(14, 3);

    cout << result.quotient << ',' << result.remainder << endl;

    // or

    auto [quotient, remainder] = divide(14, 3);

    cout << quotient << ',' << remainder << endl;
}