C++中如何无需拷贝即可直接访问类的成员变量

你原来的实现会触发拷贝的核心原因是：对传入的外部std::vector<char>引用做了赋值操作，会完整复制内部成员的所有元素到外部vector中。可以通过返回内部成员的引用/指针完全避免拷贝，以下是几种可行方案：

方案1：返回左值引用（兼容性最好，最常用） #

直接修改方法返回内部vector的引用，没有任何拷贝开销，C++98及以上版本都支持：

class joint
{
    std::vector<char> m_letters;
    std::vector<char> f_letters;

public:
    // 只读版本，返回const引用，禁止外部修改内部成员
    const std::vector<char>& get_cutting_types(bool flag) const {
        return flag ? m_letters : f_letters;
    }
    // 如果需要允许外部修改内部成员，补充非const版本
    std::vector<char>& get_cutting_types(bool flag) {
        return flag ? m_letters : f_letters;
    }
};

使用方式：

joint j;
// 用引用接收返回值，没有任何数据拷贝，直接指向类的内部成员
const auto& letters = j.get_cutting_types(true);

方案2：保留输出参数的形式 #

如果你的业务逻辑必须保留输出参数的写法，可以把输出参数改为指针引用：

class joint
{
    std::vector<char> m_letters;
    std::vector<char> f_letters;

public:
    void get_cutting_types(bool flag, const std::vector<char>*& out_ptr) const {
        out_ptr = flag ? &m_letters : &f_letters;
    }
};

使用方式：

joint j;
const std::vector<char>* letters_ptr = nullptr;
j.get_cutting_types(true, letters_ptr);
// 后续通过letters_ptr访问内部成员，无拷贝

方案3：使用std::reference_wrapper（适合需要存储引用的场景） #

如果你需要把返回的引用存储到容器等不支持普通引用的场景，可以用C++11引入的std::reference_wrapper：

#include <functional>

class joint
{
    std::vector<char> m_letters;
    std::vector<char> f_letters;

public:
    std::reference_wrapper<const std::vector<char>> get_cutting_types(bool flag) const {
        return flag ? std::cref(m_letters) : std::cref(f_letters);
    }
};

注意事项 #

所有无拷贝的方案都依赖内部成员的生命周期：你必须保证访问返回的引用/指针时，对应的joint类对象还没有被销毁，否则会出现悬空引用/指针的未定义行为。如果需要独立于原对象的副本，再主动执行拷贝即可，灵活性远高于原有强制拷贝的实现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Petras