RVO（返回值优化）是否适用于所有对象？

Question

RVO (Return Value Optimization) 是否保证或适用于 C++ 编译器（特别是 GCC）中的所有对象和情况？

如果答案是“否”，那么对类/对象进行这种优化的条件是什么？如何强制或鼓励编译器对特定返回值执行 RVO？

Answer 1

gcc 编译器中的所有对象都保证 RVO（返回值优化）吗？

永远保证没有优化（尽管 RVO 相当可靠，但确实存在 some cases that throw it off）。

如果答案是“否”，那么这个类/对象的优化条件是什么？

一个从你那里刻意抽象出来的实现细节。

请不要知道也不关心这个。

Answer 2

我没有是或否的答案，但你说如果你正在寻找的优化得到保证，你可以编写更少的代码行。

如果你写了你需要写的代码，程序就会一直运行，如果优化在那里，它会运行得更快。如果确实存在优化在逻辑中“填补空白”而不是代码机制并使其工作的情况，或者彻底改变逻辑，那似乎是我想要修复的错误而不是我想依赖或利用的实现细节。

Answer 3

返回值优化可以总是应用，不能普遍应用的是命名返回值优化。基本上，为了进行优化，编译器必须知道在构造对象的地方将返回什么对象。

在 RVO（返回一个临时值）的情况下，该条件很容易满足：对象是在 return 语句中构造的，并且它被返回了。

对于 NRVO，您必须分析代码以了解编译器是否知道该信息。如果函数的分析很简单，编译器很可能会对其进行优化（例如，不包含条件的单个 return 语句；同一对象的多个 return 语句；编译器知道的多个 return 语句，如T f() { if (condition) { T r; return r; } else { T r2; return r2; } } r 或 r2 将被退回...）

请注意，您只能在简单的情况下假设优化，具体来说，维基百科中的示例实际上可以由足够智能的编译器进行优化：

std::string f( bool x ) {
   std::string a("a"), b("b");
   if ( x ) return a; 
   else return b;
}

可以被编译器改写成：

std::string f( bool x ) {
   if ( x ) {
      std::string a("a"), b("b");
      return a;
   } else {
      std::string a("a"), b("b");
      return b;
   }
}

此时编译器可以知道在第一个分支中a 将被构造来代替返回的对象，并且在第二个分支中同样适用于b。但我不会指望这一点。如果代码很复杂，假设编译器无法产生优化。

编辑：有一种情况我没有明确提到，不允许编译器（在大多数情况下即使允许，它也不可能这样做）优化掉副本从函数的参数到返回语句：

T f( T value ) { return value; } // Cannot be optimized away --but can be converted into
                                 // a move operation if available.

Answer 4

致 Jesper：如果要构建的对象很大，则可能需要避免复制（或至少非常可取）。

如果发生 RVO，则避免复制，您无需再编写任何代码行。

如果没有，您将不得不手动完成，自己编写额外的脚手架。这可能会涉及到提前指定一个缓冲区，迫使你为这个空的（可能是无效的，你可以看到它不干净）对象编写一个构造函数和一个“构造”这个无效对象的方法。

因此，如果有保证，它可以减少我的代码行数。不是吗？”并不意味着马苏德是个白痴。然而，对他来说不幸的是，不能保证 RVO。您必须测试它是否发生，如果没有，编写脚手架并污染您的设计。不可能是疱疹的。

Answer 5

移动语义（C++11 的新特性）是您问题的解决方案，它允许您显式使用Type(Type &&r);（移动构造函数），而不是Type(const Type &r)（复制构造函数）。

例如：

class String {
  public:    
    char *buffer;

    String(const char *s) { 
      int n = strlen(s) + 1;
      buffer = new char[n];
      memcpy(buffer, s, n);
    }

    ~String() { delete [] buffer; }
    
    String(const String &r) { 
      // traditional copy ...
    }

    String(String &&r) {
      buffer = r.buffer; // O(1), No copying, saves time.
      r.buffer = 0;
    }
};

String hello(bool world) {
  if (world) {
    return String("Hello, world.");
  } else {
    return String("Hello.");
  }
}

int main() {
  String foo = hello();
  std::cout <<foo.buffer <<std::endl;
}

而且这不会触发复制构造函数。