代入の方法（C++)

質問

ある値 class T v を計算してそれをインスタンス class T a に代入したいとき
　　T f(...) //"..."は適当な引数
を定義して
　　a = f(...); //operaor =はそれなりに定義されているとします。
とやる方法と f(T&, ...) を定義して、
関数の中で代入をする方法があると思いますが
どちらがいいのでしょうか？関数の定義として
　　T& f(...)
というようなこともあり得るのでしょうか？
（そのときのreturnで返された
　インスタンスの寿命はどうなっているのでしょうか？）
どうもこのあたりがよくわからず
無駄なことをやっているような気がしています。

どなたか、よろしくお願いします。

回答No.2

Fooky · ベストアンサー

関数の中で定義されている変数（インスタンス）の
寿命を把握していれば、状況に合わせて適切なコード
が書けるんじゃないでしょうか。

T& f(...)に対して、T a = f(...); または、
T& T::f(...)に対して、T a = v.f(...)も
当然ありです。

ただ、その際に問題となるのは返り値の寿命です。
返り値のインスタンスが、f(...)の中のローカル変数であっては
いけない訳です。理由はお分かりと思いますが、ローカル変数は
その変数の実行が終了した時点で解体されますので、参照先の
アドレス上のインスタンスを指すリファレンスは、
解体後には使えないからです。ですから、

T& f1(...){ T ret; ~~~: return(ret); }
~~~
T a = f1(...);

は、不可（動作不定）です。

では、どのような場合にリファレンス返しがＯＫなのか、
ということですが、最も代表的な例が、

T& T::f2(...){ ~~~; return(*this); }
~~~
T v;
~~~
T a = v.f2(...);

です。自分自身へのリファレンスを返すメンバを定義して、
それを代入するわけです。こうすれば、リファレンスの指す
オブジェクト(v)の寿命は、T v;が実行された関数内（グローバル
に定義されたなら常に存在）であるので、同一関数内なら、
T a = v.f2(...);がＯＫになります。

その他の方法としては、あまりエレガントでありませんが、

T& f3(...){ static T ret; ~~~; return(T); }
T& T::f4(...){ static T ret; ~~~; return(T); }

という方法もあるでしょう。ただし、これは、マルチスレッド化した
ときに問題が起こります。（retに関して相互排除しなければならない）

あと、やってはいけないのは、

T& f5(...){ T *retp = new T; ~~~; return(*retp); }
または、
T& T::f6(...){ T *retp = new T; ~~~; return(*retp); }

です。これは、staticと同様、関数内のローカル変数の寿命の
問題をクリアしていますが、メモリリークが発生し易いコードです。
特に、

T a = f5(...);
T a = v.f6(...);

という文脈で使用すると、ほぼ100%（余程手の込んだコードを書かない
限り）、メモリリークが発生します。
なぜなら、f5やf6の中で割り当てたメモリを参照するポインタまたは
リファレンスが、T;;operator=(const T&)の終了以降に、存在しなく
なるため、newと必ず対になるべきdeleteを実行できなくなるからです。

とにかく、関数内で定義されたローカル変数は、関数終了時に
解体されるので、それを指すリファレンスを返すことはできない。
リファレンス返しをしたければ、
・*thisへのリファレンスを返すメンバ関数
・返り値用の静的変数を関数内で定義し、
　それへのリファレンスを返すメンバ関数
などによって行う、ということになると思います。

また、ここからは回答でなくアドバイスですが、
上記の例のクラスTが余程大規模であるか、
または、代入演算が余程頻繁に行われるかしない限り、
インスタンス返しによるオーバーヘッドは、
気にするほど大きなものにはならないと思います。

もし、あるクラスTに対して、インスタンス返しの実行時間が、
リファレンス返しの1.5倍かかったとしても、その代入計算が
行われる時間が、プログラムの全実行時間の1%しかないので
あれば、0.5%の違いしか生じないわけです。（全実行時間の
1%というのは相当大きく見積もった例です）

ですから、インスタンス返しの方が見た目分かり易いですし、
実は時間もそんなに変わらないんだとしたら、
無理やりにリファレンス返しをする理由もないかも知れません
ので、その辺の理性的な検討もされては如何でしょう。

お礼

いろいろなパターンを示していただき
回答とアドバイスどうもありがとうございます。
とくに寿命でトラブルの起きやすい部分を
きっちり説明していただき、ちょっとすっきりしました。

私なりには
T& T::f2(...){ ~~~; return(*this); }
のような関数を用意して
T::f2(...)の中で自身を書きかえるようにして
他のインスタンスに代入する場合は
T a;
T v = a;
v.f2(...);
とやるのがいいのかな、と思うようになりました。

本当にどうもありがとうございました。