用户定义函数返回值的分配：性能？ [复制]答案

【问题标题】：Allocation of Return Values of User Defined Functions: Performance? [duplicate]用户定义函数返回值的分配：性能？ [复制]
【发布时间】：2017-05-09 17:26:28
【问题描述】：

考虑到我们可能不希望总是在多次调用中存储函数的返回值的情况，请使用以下代码：

  int foo()
     {
        return 1;
     }

从以下过程中调用。

  void main()
  {
    foo();
  }

foo 的返回值会发生什么变化？在没有找到变量地址时，编译器是否将其放在备用寄存器中 - 还是在执行下一条语句时将其擦除？如果现在改为将返回值存储在某处：

  void main()
  {
    int retval;
    retval = foo();
  }

这两种方案的性能差异是什么？是否将 retval 存储在某处会导致堆栈管理出现任何问题？

编辑：自己的配置：工具集：V100，__cdecl (/Gd)：在 VS10 中运行 Win32 编译为 C++ - 内联会起作用吗？
我们只能猜测有多少特定配置适用于给定的一组答案。一本小书可能就够了！
至于性能，int 是一个糟糕的选择，也许 float 或 double 会产生更大的影响？这个问题与建议的副本不同，如下所示：假设 foo 的返回地址被添加到调用帧中，一种情况是 retval 的地址放在它的下方，但是如果 retval 为 NULL 是否有额外的开销？

【问题讨论】：

您的问题的答案取决于架构。许多架构总是将返回值存储在寄存器中。在您的示例中，retval 可能仅存储在寄存器中，而根本不存储在堆栈中。
您的代码中没有地址。 C 和 C++ 是不同的语言。选择你实际使用的那个！
虽然正确的答案取决于编译器和体系结构，但您可以期望适合寄存器的返回值将通过寄存器传递。您可以稍后在调用者代码中将其存储在堆栈中。 -O3 在这两种情况下都会优化掉你所有的代码。
@Ap31：C 标准中既没有要求使用寄存器，也没有要求使用堆栈。实际上存在无寄存器架构和不使用堆栈的实现。并且针对特定实现的特定优化选项是完全不相关的。
@Olaf 你说的当然是对的，我试图做到现实

标签： c++ c function return

【解决方案1】：

因此，这在很大程度上取决于返回的确切内容。对于像int 这样的数据类型，大多数实现会将返回值填充到寄存器中，调用函数中的优化器会将寄存器视为“脏”，否则会忽略它，除非它需要将其重新用于其他用途。基本上，根本没有性能差异。

如果你返回一个更复杂的值，包含构造函数和析构函数等，编译器将不得不调用它们，除非被调用的函数是inline，并且优化器可以确定构造函数和析构函数无效。即使它们确实有效，在某些特定情况下，编译器也允许编译器省略构造函数和析构函数对返回值的调用。支持移动构造函数的 C++11 消除了对此的一些需求。无论如何，这是在这里解决的：What are copy elision and return value optimization?

对于太大而无法放入寄存器的复杂返回值，我见过的实现让调用者在堆栈上为返回值腾出一些空间，并将指向该返回值的指针传递给被调用的函数。这意味着如果调用者可以确定析构函数没有任何效果，它将简单地忽略对它的调用并将该内存部分视为“脏”以进行优化。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果你不分配它，它就会丢失。这取决于调用约定，但通常返回值是在寄存器中传递的（%rax，例如在 SysV x86_64 中），如果您不分配它，则只会重复使用该寄存器，这显然会覆盖该值。

在第二种情况下，它会将其放入堆栈，但优化器很可能会删除代码，因为它无用。但这取决于编译器和优化器。

【讨论】：

但是，优化器仍然会删除它，独立于它的存储位置。
@Olaf - 在讨论语言特性的性能时，不可避免地要讨论实现的具体细节。因此，谈论不需要优化器，甚至没有在标准中提及等等与所提出的问题无关。
"提及特定实现的工作方式是没有意义的" - 当您谈论性能时，您必须参考特定实现的工作方式。
@Omnifarious：OP 不提供有关他使用的架构的信息，也不提供编译器或其他信息。我们能做的就是推测。但是谈到实现：在通过寄存器传递结果的机器上，没有什么可以“删除”的。它只是被忽略了。这仍然与优化器无关，但即使对于具有固定模式的最简单的翻译也会这样做。
@Bernhard：阅读和理解整个问题应该清楚 OP 只是在疯狂猜测。最简单的方法是阅读特定实现的机器代码。