C++中如何在函数中返回局部变量的指针/引用/地址？

01 不能直接返回局部变量的引用/地址

C++有时候还挺傻的，比如调用函数的时候，我就想返回一个局部变量的引用或指针（常想用于返回新建的数组/对象），是不正确的。

比如下面这段代码，用指针存储变量 \(a\) 的地址并返回（直接返回 \(a\) 的地址的话，在编译器那关就过不了）：

// 程序
#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;
}

// 结果
10

结果似乎是正确的，但是如果我们增加一个函数，真个代码是这样的：

// 程序
#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;
}

// 结果
20
22024

可以看出，这个结果是随机的，我们不能返回局部变量的指针/引用，这些局部变量包括：

• 指针
• 引用
• 数组
• 类对象
• 函数
• …

这些对象的底层存储都是利用指针来实现的，比如说数组，在计算机中实际是用指针存储的是数组第一个元素的地址。

之所以不能返回局部变量的指针/引用/地址的原因如下：

局部变量：在函数内部定义的变量称为局部变量，局部变量存储在函数栈区，当程序调用结束后，在函数栈区的所有东西将会由计算机进行销毁。

全局变量：函数外面的变量称为全局变量，它随着程序运行的结束自动进行销毁。

我们在函数内声明的局部变量，想要返回，返回值分为两种情况：

• 针对int、float这类简单对象，拷贝一份，进行返回（返回前后变量的地址是不一样的）；
• 针对涉及到指针这类更为复杂的对象，不做任何处理；

就好像拆迁，两种情况：

• 你家小的，得了，重新安置一个地方给你。
• 你家大几千亩，也没那么多地方安置你，给你小的你也住不下，那就不赔了，但拆还是要拆的。

所以，我们不应该返回局部变量的指针或者引用。而第一个程序能得到正确结果原因在于，C++的内存清理机制是惰性的，要等到下一位住客住进来，它才会进行内存的清理，因而在程序中，我们可以得到10的结果。

02 如何返回复杂的局部变量

这里说的复杂，是指用到指针的，主要有三种处理方法：

• 函数内new出来，函数外用完delete（反人类，不安全）；
• static 改为静态的（随着整个程序结束才销毁，浪费空间）
• 作为全局变量，将地址传入函数（推荐）

这里只说第三种方法（Python之禅，对于某个效果，有且只有一个实现）：

• 函数外定义全局变量
• 将变量引用传入函数
• 函数内完成修改

// 程序
#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，对于指针这类数据，也是一样的。