参照関数

Question

この関数では参照をつかっていますが、なぜ参照を使う必要があるのでしょうか？
numは参照の形をしながら、何も参照してませんよね。
どういう風にこの関数を理解すればいいのでしょうか？
またわざわざ参照を使った関数の利点ってありますか？

int mynum=0;
int &num(){
return mynum;
}
void main(){
int i;
i=num();
num()=5;  //munum set to 5
}

Answer 1

参照は、元の値の「コピー」ではなく「エイリアス(別名)」です。
コピーではないので、コピーするときにかかるオーバーヘッドがありません。
これがよく用いられる場面に、クラス定義の代入演算子の返値が挙げられます。

…おそらく、???となっていることと思うので説明します。

まず、代入演算子について。a = b = c;みたいな書き方が、C++では許されています。
この意味は、a = (b = c);つまり、cをbに代入し、「その結果を」aに代入する、というものです。
b = c; a = b;と分けて書くこともできますが(※1)、まとめて書けると便利なので、
このような仕様になっています。

さて、ここの動作を詳しく分析します。
まず、クラス定義の代入演算子(関数)というものが呼び出されます。
cを見ながら、bにメモリーを1つ1つ書き写す(※2)のがその内容です。
それが終わったら、戻り値を返すのですが、ここでポイント。

もし、エイリアスを返す場合は、「bを見てね」という情報が返ります。

一方で、コピーを返す場合は、「bを見てね」という情報ではなく、
「これこれの内容をbにコピーしたよ」という、bと同じ内容の、bとは
別に用意されるコピーが返ります。このコピーを用意するときに、
大量のメモリを1つ1つ書き写していくので、手間がかかるのです。

それで、エイリアスが返った場合は、「bを見ながら」aに代入しますが、
コピーが返った場合、「bのコピーを見ながら」aに代入します。

…ぶっちゃけ、コピーの場合、bのコピーを用意する必要性がないですね?
なので、クラス定義の代入演算子では、コピーしないでね、とコンパイラに
指定するために、エイリアスを返すことを明示するのです。

…うわあ、絶対ついていけないわ…。

ともかく、一言でいうなら、
コピーすると時間とメモリを喰う。だから参照を使う。
と覚えてもらえればいいです。

※1：厳密には意味が違う。代入演算子関数の定義によっては、
bに代入した内容と別の情報を返すことも可能であるため。
※2：デフォルトの動作(いわゆる構造体のコピー)を想定している。
クラス定義の代入演算子では、デフォルトの動作を変えることもよくある。
というよりも、変えるために定義しなおす。

Comments

[reotantan]

なるほど、確かにやっていることは筋が通っているけど、
コードがとてもまぎらわしいですね；；

Answer 2

では、私はそのまま説明してみますね＾＾

#include <iostream>

int mynum = 0;
//	関数nuumはint型の参照を返す
int &num(){
	//	参照を返す場合は&mynumではなく、実体をそのまま記述するmynum
	return mynum;
}

int main(){
	int i=10;	//	10にする
	//	iにmynumの参照をいれる、この時点でmynumは０
	i = num();
	printf("i=%d\n", i);
	//	numはmynumの参照を返すから、そこに５を入れる
	num() = 5;  //munum set to 5
	printf("mynum=%d\n", mynum);

	return 0;
}

Answer 3

これは、numが参照の形、というのはちょっと違って、num関数の戻り値の型がint &であるという意味です。
C言語ではポインターで返すしかない場面ですが、C++だとポインター演算が不要な場合は参照で返すこともできます。

このケースでは、参照で返す必然性はないと思いますが、こういう使い方ができるという例なのでしょう。

こう書いた方が分かり易いかと思います。

#include <iostream>

using namespace std;

int mynum = 0;
int &num()
{
	return mynum;
}

int main()
{
	int &i = num();
	cout << i << endl; // 0
	i = 5;
	cout << i << endl; // 5
	num() = 7;
	cout << i << endl; // 7

	return 0;
}