为什么C++正则表达式相关函数要使用输出参数而非按值返回结果？

这个设计并没有违反C++核心准则：核心准则中「输出参数属于代码坏味道」是通用场景下的最佳实践建议，而非不允许任何例外的强制规则。regex_match选择输出参数的形式，有明确的工程层面的合理性，主要原因可以分为三类：

• 性能复用的需求
  std::match_results会存储完整的匹配分组、子串位置等信息，匹配内容复杂时内部会涉及堆内存分配。如果按值返回，每次调用都需要重新构造对象、分配对应内存。而使用输出参数的形式，用户可以在循环匹配等高频调用场景下复用同一个match_results实例，只需要每次调用前清空原有内容即可，能大幅减少不必要的内存分配、对象构造析构开销。
  另外匹配失败的场景下，按值返回仍然需要构造一个空的match_results对象，而输出参数+bool返回值的设计下，匹配失败时不会对输出参数做无意义的修改，完全规避了额外开销。
• 历史版本的设计限制
  正则库是C11版本正式加入标准库的，当时C标准中还没有std::optional类型，无法优雅地同时承载「匹配是否成功」和「匹配结果」两个信息。如果放弃输出参数，只能选择返回std::pair<bool, std::match_results<...>>，这种写法使用起来非常繁琐，而且对只需要判断匹配是否成功、不需要获取匹配详情的场景也会产生不必要的性能开销，反而不如输出参数的设计灵活。
• 自定义分配器的支持
  std::match_results支持用户传入自定义分配器管理内部内存，使用输出参数的形式，用户可以提前构造好携带自定义分配器的match_results对象传入函数。如果改为按值返回，需要额外在函数参数中增加分配器指定的相关接口，会大幅提高接口的复杂度，也不符合STL算法的通用设计习惯。

补充说明：标准库也提供了不带输出参数的regex_match重载，不需要获取匹配结果的场景下可以直接调用仅返回bool的版本，本身就兼顾了不同场景的使用需求。 #

内容的提问来源于stack exchange，提问作者KHALED ISMAEEL