今天，咱们来探讨一个经典的面试问题：一个函数如何返回多个结果呢？你能想出几种方法？

实际上，这个问题涵盖了众多知识点，其中包括：

• • 指针
• • 引用
• • Lambda 表达式
• • 函数式编程
• • std::tie
• • std::tuple
• • 结构化绑定
• • 模板推导
  等等

本文将探究回答这个问题的不同方法。首先，咱们把问题具体化，以 a / b 为例（暂不考虑除数为零的情况），要同时返回商和余数。简单来说，我们有多少种方式可以编写一个能同时返回商和余数的函数呢？

现在，让我们深入探讨具体内容。

1. 指针和引用

通过添加两个变量并使用指针和引用来修改函数接口。

void divideWithReferences(int dividend, int divisor, int& quotient, int& remainder) {
  quotient = dividend / divisor;
  remainder = dividend % divisor;
}

void divideWithPointers(int dividend, int divisor, int* quotient, int* remainder) {
  if (quotient) *quotient = dividend / divisor;
  if (remainder) *remainder = dividend % divisor;
}

这种方法的缺点很明显，当返回值超过两个时，函数接口会变得冗长。此外，如果面试官禁止修改函数接口，这种方法就不可行了。

2. 元组（Tuple） + 解包绑定（Tie）

std::tuple 和 std::tie 的组合提供了一种简洁的方式，可从函数中返回多个值。通过使用 std::tie，我们可以将元组的元素解包到不同的变量中，从而提高代码的清晰度。

这种方法被认为是标准答案之一，既简单又清晰。它在返回两个值时也同样适用。

std::tuple<int, int> divide(int dividend, int divisor) {
  return std::make_tuple(dividend / divisor, dividend % divisor);
}

int quotient, remainder;
std::tie(quotient, remainder) = divide(14, 3);
std::cout << quotient << ", " << remainder << std::endl;

3. 结构化绑定

在前面方法的基础上，C++17 引入了结构化绑定，进一步简化了多值返回的代码。使用 auto 和结构化绑定能让代码更加直观。

如果面试官要求对前面的方法进行进一步优化，可以将代码转换为以下示例，使用结构化绑定让代码结构更优雅。

auto divide(int dividend, int divisor) {
  struct result {
    int quotient;
    int remainder;
  };
  return result{dividend / divisor, dividend % divisor};
}
auto [quotient, remainder] = divide(14, 3);

4. 函数回调

在日常项目，尤其是开源项目中，回调是一种常用的机制。通过传递一个处理返回值的回调函数，用户可以自定义处理方式，使代码结构更加灵活。这在异步编程和事件处理等场景中特别有用。

void divide(int dividend, int divisor, std::function<void(int, int)> callback) {
  callback(dividend / divisor, dividend % divisor);
}

5. 自定义输出封装

自定义输出封装是将输出参数封装在一个结构体中的方法。这种方法提高了代码的可读性，尤其适用于需要返回多个值的函数。

template <class T>
struct out {
  std::function<void(T)> target;

  out(T* t)
      : target([t](T&& in) {
          if (t) *t = std::move(in);
        }) {}
  template <class... Args>
  void emplace(Args&&... args) {
    target(T(std::forward<Args>(args)...));
  }
  template <class X>
  void operator=(X&& x) {
    emplace(std::forward<X>(x));
  }
  template <class... Args>
  void operator()(Args&&... args) {
    emplace(std::forward<Args>(args)...);
  }
};

void divide(int dividend, int divisor, out<int>& quotient_out, out<int>& remainder_out) {  
    quotient_out.emplace(dividend / divisor);
  remainder_out.emplace(dividend % divisor);
}

6. 模板推导

C++ 的模板推导为开发者提供了一种更灵活、简洁的代码编写方式。通过模板推导，我们可以处理不同的数据类型，而无需显式指定它们。

template <typename T1, typename T2>
struct many {
  T1 quotient;
  T2 remainder;
};

template <class T1, class T2>
many(T1, T2) -> many<T1, T2>;

many<int, int> divide(int dividend, int divisor) {
  return many{
      dividend / divisor,
      dividend % divisor,
  };
}

auto [quotient, remainder] = divide(14, 3);

综上所述，C++ 提供了多种实现多值返回的方法，每种方法都有其适用的场景。方法的选择取决于具体需求，开发者可以根据代码结构和可读性灵活运用这些特性。以上就是我的分享。这些分析皆源自我的个人经验，希望上面分享的这些东西对大家有帮助，感谢大家！

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