一、引言
C++是一门高效率的编程语言，但是在编写大型程序时还是很容易遇到性能瓶颈的问题。为了提高代码的运行效率，开发者可以采取多种措施，其中之一就是返回引用。
二、返回值 vs 引用
在编写函数时，通常有两种方式返回一个变量的值：返回值和返回引用。
1. 返回值
int GetValue(int x) {
int result = x * 2;
return result;
}
这个函数接受一个整数参数x，计算x的两倍并返回结果。使用返回值的方式返回变量result。
2. 返回引用
int& GetValue(int& x) {
int result = x * 2;
return result;
}
这个函数也接受一个整数参数x，计算x的两倍并将结果存储在一个局部变量result中。但是，在这个例子中，函数返回一个对result变量的引用。
那么，为什么要使用返回引用而不是返回值呢？下面我们将讨论返回值和返回引用的优缺点，以及何时使用哪种方式会更好。
三、返回值的优缺点
1. 优点
使用返回值的方式最明显的好处是简单明了。它使得代码易于理解和调试。另外，返回值的方式可以被用于处理复杂的对象，并且与传递指针参数相比，不会经常出现错误。
2. 缺点
返回值的方式有一个显著的缺点，那就是它需要复制变量的值。如果返回的值较大，则消耗的时间和内存都会增加。
std::vector
CreateVector() {
std::vector
v(1000000);
// 大量复杂计算
return v;
}
在这个例子中，我们创建了一个长度为1000000的std::vector，并填充了大量数据。如果我们使用返回值的方式来返回这个std::vector，那么在返回前需要将整个std::vector复制一遍。
四、返回引用的优缺点
1. 优点
返回引用的方式可以避免不必要的复制。如果我们使用返回引用的方式，那么在函数调用结束后，变量仍然保留在内存中。
std::vector
& CreateVector() {
std::vector
v(1000000);
// 大量复杂计算
return v;
}
在这个例子中，返回的是std::vector的引用。虽然函数已经结束，但是std::vector仍然存在于内存中，可以在以后继续使用。
2. 缺点
返回引用的方式有一个缺点，那就是容易导致“悬空引用”的问题。如果我们返回一个指向一个本地变量的引用，那么在函数调用结束后，变量将被销毁，生成的引用将指向无效的内存地址。
int& GetValue() {
int result = 42;
return result;
}
在这个例子中，我们返回一个指向整数变量result的引用。由于result是一个本地变量，在函数调用结束后将被销毁。如果函数调用者通过这个引用访问这个变量，那么就会导致“悬空引用”的问题。
五、何时使用返回引用
为了避免复制大量的内存和提高程序的效率，开发者可以使用返回引用的方式。使用返回引用的方式会有一些约束条件，如下所示：
1. 函数不应该返回自动变量的引用
不能返回指向本地自动变量的引用。在函数调用完成时，这些自动变量将不再存在。返回对自动变量的引用是不安全的，也是非法的，因为它会导致“悬空引用”的问题。
2. 函数不应该返回临时变量的引用
不能返回指向表达式的引用，其中表达式的结果是临时变量。在函数调用结束时，这些临时变量也将不再存在。返回对临时变量的引用是不安全的，因为它会导致“悬空引用”问题。
3. 函数可以返回类对象的引用
一个函数可以返回指向类对象的指针或引用，因为这些对象在程序的其他部分中依然存在。许多C++内建的函数都采用了这种方式。
六、小结
在C++中，返回值和返回引用都有其优缺点。返回引用是为了避免不必要的复制，提高程序的性能。然而，开发者在使用返回引用的方式时必须要注意返回的是一个合法的引用，而不是一个悬空引用。使用返回引用的方式会使代码更加清晰，易于阅读和调试。
