01 不能直接返回區域性變數的引用/地址

C++有時候還挺傻的，比如呼叫函式的時候，我就想返回一個區域性變數的引用或指標（常想用於返回新建的陣列/物件），是不正確的。

比如下面這段程式碼，用指標儲存變數 \(a\) 的地址並返回（直接返回 \(a\) 的地址的話，在編譯器那關就過不了）：

// 程式
#include <iostream>
using namespace std;

int *get10(){
    int a = 10;
    int *b = &a;
    return b;
}

int main() {
    int *c10 = get10();
    cout << *c10 << endl;
    return 0;
}
 

// 結果
10

結果似乎是正確的，但是如果我們增加一個函式，真個程式碼是這樣的：

// 程式
#include <iostream>
using namespace std;

int *get10(){
    int a = 10;
    int *b = &a;
    return b;
}

int *get20(){
    int a = 20;
    int *b = &a;
    return b;
}

int main() {
    int *c10 = get10();
    int *c20 = get20();
    cout << *c10 << endl;
    cout << *c20 << endl;
    return 0;
}
 

// 結果
20
22024

可以看出，這個結果是隨機的，我們不能返回區域性變數的指標/引用，這些區域性變數包括：

• 指標
• 引用
• 陣列
• 類物件
• 函式
• …

這些物件的底層儲存都是利用指標來實現的，比如說陣列，在計算機中實際是用指標儲存的是陣列第一個元素的地址。

之所以不能返回區域性變數的指標/引用/地址的原因如下：

區域性變數：在函式內部定義的變數稱為區域性變數，區域性變數儲存在函式棧區，當程式呼叫結束後，在函式棧區的所有東西將會由計算機進行銷燬。

全域性變數：函式外面的變數稱為全域性變數，它隨著程式執行的結束自動進行銷燬。

我們在函式內宣告的區域性變數，想要返回，返回值分為兩種情況：

• 針對int、float
  這類簡單物件，拷貝一份，進行返回（返回前後變數的地址是不一樣的）；
• 針對涉及到指標這類更為複雜的物件，不做任何處理；

就好像拆遷，兩種情況：

• 你家小的，得了，重新安置一個地方給你。
• 你家大幾千畝，也沒那麼多地方安置你，給你小的你也住不下，那就不賠了，但拆還是要拆的。

所以，我們不應該返回區域性變數的指標或者引用。而第一個程式能得到正確結果原因在於，C++的記憶體清理機制是惰性的，要等到下一位住客住進來，它才會進行記憶體的清理，因而在程式中，我們可以得到10的結果。

02 如何返回複雜的區域性變數

這裡說的複雜，是指用到指標的，主要有三種處理方法：

• 函式內new出來，函式外用完delete（反人類，不安全）；
• static 改為靜態的（隨著整個程式結束才銷燬，浪費空間）
• 作為全域性變數，將地址傳入函式（推薦）

這裡只說第三種方法（Python之禪，對於某個效果，有且只有一個實現）：

• 函式外定義全域性變數
• 將變數引用傳入函式
• 函式內完成修改

// 程式
#include <iostream>
using namespace std;

void add_x_to_Array(int array[], int x, int n){
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        array[i] = array[i] + x;
    }
}

int main() {
    int array[2] = {0, 1};
    add_x_to_Array(array, 10, 2);
    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        cout << array[i] << endl;
    }
    return 0;
}

10
11

完成修改，對於指標這類資料，也是一樣的。