Item 21：需要返回对象时，不要返回引用

不要返回空的引用或指针

一个典型的场景如下：

class Rational{
  int n, d;
public:
  Raitonal(int numerator=0, int denominator=1);
};

friend const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);
 
Rational a, b;
Rational c = a*b;

注意 operator* 返回的是 Rational 实例，a*b 时便会调用 operator*()， 返回值被拷贝后用来初始化 c。这个过程涉及到多个构造和析构过程：

• 函数调用结束前，返回值被拷贝，调用拷贝构造函数。
• 函数调用结束后，返回值被析构。
• c 被初始化，调用拷贝构造函数。
• c 被初始化后，返回值的副本被析构。

我们能否通过传递引用的方式来避免这些函数调用？这要求在函数中创建那个要被返回给调用者的对象，而函数只有两种办法来创建对象：在栈中创建、或者在堆中创建。在栈中创建显然是错误的：

const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs){
  Rational result(lhs.n*rhs.n, lhs.d*rhs.d);
  return result;
}

这个函数返回一个引向 result 的引用，但是 result 是一个局部对象，而局部对象在函数退出时被销毁。这样的调用将会产生未定义的行为。

如果在堆上创建：

const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs){
  Rational *result  = new Rational(lhs.n*rhs.n, lhs.d*rhs.d);
  return *result;
}

既然是 new 的对象，那么谁来 delete 呢？比如下面的客户代码：

Rational w, x, y, z;
w = x*y*z;

上面这样合理的代码都会导致内存泄露，那么 operator* 的实现显然不够合理。此时你可能想到用静态变量来存储返回值，也可以避免返回值被再次构造。但静态变量首先便面临着线程安全问题，除此之外当客户需要不止一个的返回值同时存在时也会产生问题：

if((a*b) == (c*d)){
  // ...
}

如果 operator* 的返回值是静态变量，那么上述条件判断恒成立，因为等号两边是同一个对象嘛。

挣扎了这许多，我们还是返回一个对象吧：

inline const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs){
  return Rational(lhs.n*rhs.n, lhs.d*rhs.d);
}

总结

• 绝不要返回一个局部栈对象的指针或引用。
• 绝不要返回一个被分配的堆对象的引用。
• 如果存在需要一个以上这样的对象的可能性时，绝不要返回一个局部 static 对象的指针或引用。