effective C++ 条款 21：必须返回对象时别妄想返回其reference

考虑有理数的class：

class Rational
{
public:
    Rational(int numerator = 0, int denominator = 1);
protected:
private:
    int n, d;
    friend Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);
};

by value版的operator*， 你可能想改而返回reference，以根除pass-by-value的种种邪恶，省掉构造和析构，但是，

所谓reference只是个名称，代表某个既有对象，任何时候看到一个reference声明式，你都应该立刻问自己，它的另一个名称是什么？

如果operator*要返回一个reference指向如此数值，他必须自己创建那个Rational对象。

const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
    Rational result(lhs.n * rhs.n, lhs.d * rhs.d); //警告！糟糕的代码！
    return result;
}

你的目标是要避免调用构造函数，而result却必须像任何对象一样地由构造函数构造起来。更严重的是result是一个local对象，而local对象在函数退出前被销毁了。因此这个返回的reference指向的是一个“从前的”Rational；如今已经被销毁了。任何调用者甚至对此函数的返回值做任何一点点运用，都会陷入“无定义行为”的恶地。

于是考虑在heap内构造一个对象， 并返回reference指向它。

const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
    Rational* result = new Rational(lhs.n * rhs.n, lhs.d * rhs.d); //更糟的代码！
    return *result;
}

你还是必须付出一个构造函数调用的代价，此外又有另一个问题：谁该对着被你new出来的对象实施delete？

Rational w, x, y, z;

w = x * y * z; //与operator*(operator*(x, y), z)相同

同一个语句调用了两次operator*， 因而两次使用new，也就需要两次delete。但却没有合理的办法让operator*使用者进行delete调用， 因为没有合理的办法让他们取到operator*返回的reference背后隐藏的那个指针。这绝对导致资源泄漏。

或许你想到一种办法可以避免任何构造函数被调用。“让operator*返回reference指向一个被定义于函数内部的static Rational对象”

const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
    static Rational result; //又是一堆烂代码。
    result = ...; //lhs*rhs
    return result;
}

就像所有用上static对象的设计一样， 这个也立刻造成我们对多线程安全性的疑虑。只是显而易见的弱点。更深层的瑕疵：

bool operator=(const Rational& lhs, const Rational& rhs);
Rational a, b, c, d;
if ((a*b) == (c*d)){
    ...
}else{
    ...
}

表达式if ((a*b) == (c*d))总是被核算为true， 不论a，b， c，d是什么。

在operator==被调用前，已有两个operator*调用式起作用，每个都返回operator*内部定义的static Rational对象的reference，这个将“operator*内的static Rational对象值”和“operator*内的static Rational对象值”比较，不相等才怪。（虽然两次调用operator*都改变了static Rational对象的值， 但是返回的reference， 调用端看到的永远是static Rational的现值）。

一个“必须返回新对象”的函数的正确写法：就让那个函数返回一个新对象。

inline const Rational operator*(const Rationa& lhs, const Rational& rhs)

{

    return Rational(lhs.n * rhs.n, lhs.d * rhs.d);

}

绝不要返回pointer或reference指向一个local stack对象， 或返回reference指向一个heap-allocated对象， 或返回pointer或reference指向一个local static对象而有可能同时需要多个这样的对象。条款4已经为“在单线程环境中合理返回reference指向一个local static对象”提供了一份设计实例（singleton）