c++ - 如何正确返回类成员数组作为返回参数

Question

我对如何使用返回参数从类中获取多个 float 组感到困惑。这是一个简化的示例。

class Points
{
    private:
        float *x;
        float *y;
        float *z;
    public:
        void getCoordinates (float *retx, float *rety, float *retz);
}

void Points:: getCoordinates (float *retx, float *rety, float *retz)
{
    retx=x;
    rety=y;
    retz=z;
}

当我在函数内部进行赋值时，指针值匹配。但是，一旦我离开该功能，这些值就会发生变化。指针的范围是否受到某种限制？

基于 How to properly return an array (class member) in C++? ，我认为不应该是这样。讨论表明，不仅可以传递指针，而且通过指针对内存的更改将影响类的原始实例。正是我希望指针如何工作。

我尝试过的一种解决方法是使用 memcpy

void Points::getCoordinates (float *retx, float *rety, float *retz)
 {
memcpy(retx, x, sizeof(float)*numPoints);
memcpy(rety, y, sizeof(float)*numPoints);
memcpy(retz, z, sizeof(float)*numPoints);   
}

这也符合我的要求。这种方法的缺点是我需要在调用函数中分配正确数量的内存，而且我使用的内存比我认为需要的多。

Answer 1

However, the values change as soon as I leave the function. Is the scope of the pointer somehow limited?

这是应该的。

考虑这段代码:

int f(int a) { a = 20; }

int x = 10;
f(x);

当您调用f 时，会在堆栈上创建一个位置，其中放置x (10) 中的值。然后，这个地方被命名为a，并为a执行函数，具有x的值。如果您修改 a(如上面的代码)，x 不会被修改，因为 x 是一个不同的变量。

现在，考虑当 a 是一个指针时会发生什么:

int g(int *a) { a = nullptr; }
int *b = new int{10};
g(b);

这里，在堆栈上为a 创建的值是一个内存地址。如果你修改地址本身(如果你做a = nullptr;)，类似于上面的情况，b不受影响，只有a (即更改仅在函数体内有效)。

您可以修改a 指向的地址 处的值。虽然 b 和 a 是不同的变量，但是当您调用 g(b) 时，两个变量(尽管不同)将包含相同的内存地址。因此，如果您更改 a 指向的地址处的值，您实际上是在向客户端代码返回一个值(您并不是真正返回它，但客户端代码可以访问它, 通过取消引用 b).

代码:

int g(int *a) { *a = 20; } // assign value to memory pointed to, by a
int *b = new int{10};
g(b); // a and b will point to the same value
assert(*b == 20); // evaluates to true

这是使用输出参数的C 风格。在 C 中，输出参数是一个保存地址的参数，因此修改该地址的值允许客户端代码访问该地址(如我上面的示例)。

在你的具体情况下，你的代码可以这样写(但可能不应该——见下文):

void Points::getCoordinates (float **retx, float **rety, float **retz)
{
    *retx=x;
    *rety=y;
    *retz=z;
}

每个参数都有一个额外的间接级别(即如果你想让你的输出参数保存一个 float 的地址，你必须将一个指向该地址的指针作为参数——即一个双指针，或一个指向一个指向 float 的指针)。

为什么不应该:

C++ 引入了引用，它允许将地址视为对象本身。 因此，对于 C++，您的代码可能如下所示:

void Points::getCoordinates (float *&retx, float *&rety, float *&retz)
{
    retx=x;
    rety=y;
    retz=z;
}

更好的是，在 C++ 中，您的代码可能应该如下所示(不确定这对您的代码/代码库是否可行):

struct Point3d { float x, y, z; }
Point3d Points::getCoordinates() const { return Point3d{ x, y, z }; }