返回 std::pair 时会发生 RVO 吗？答案

【问题标题】：Will RVO happen when returning std::pair?返回 std::pair 时会发生 RVO 吗？
【发布时间】：2012-12-12 04:33:34
【问题描述】：

一个函数需要返回两个值给调用者。最好的实施方式是什么？

选项 1：

pair<U,V> myfunc()
{
...
return make_pair(getU(),getV());
}

pair<U,V> mypair = myfunc();

选项 1.1：

// Same defn
U u; V v;
tie(u,v) = myfunc();

选项 2：

void myfunc(U& u , V& v)
{
u = getU(); v= getV();
}

U u; V v;
myfunc(u,v);

我知道 Option2 没有复制/移动，但它看起来很难看。选项 1、1.1 中是否会发生任何复制/移动？让我们假设 U 和 V 是支持复制/移动操作的巨大对象。

问：理论上是否可以按照标准进行任何 RVO/NRVO 优化？如果是，gcc 或任何其他编译器是否已实现？

【问题讨论】：

我不知道任何关于std::pair 会抑制 RVO/NRVO 的信息。通过包含一个告诉您何时发生复制的复制构造函数，通常可以很容易地进行测试。
g++ 实现了防止复制对的 RVO，但是您仍然将 u 和 v 的副本复制到对中。
我进行了一些测试，我发现使用 g++，哪个更快取决于可能的内联以及 U 和 V 的复制构造函数的复杂性。如果您只是在寻找性能，我认为您必须对其进行分析以确定哪个最快。
这并不是您问题的真正答案，但我建议使用简单的结构而不是对。对是丑陋和沉重的重量。一旦我看到了类似 time.first 的代码；时间.秒;不可读。时间.分钟;时间.秒;好多了。

【解决方案1】：

返回std::pair时会发生RVO吗？

可以。

一定会发生吗？

不，不是。

C++11 标准：第 12.8/31 节：

当满足某些条件时，允许实现省略类对象的复制/移动构造，即使对象的复制/移动构造函数和/或析构函数有副作用。

复制省略不是保证功能。这是一种优化编译器可以尽可能地执行。没有什么特别的 w.r.t std::pair。如果编译器足以检测到优化机会，它就会这样做。所以你的问题是编译器特定的，但是同样的规则适用于std::pair 和任何其他类。

【讨论】：

【解决方案2】：

虽然不能保证 RVO，但在 C++11 中，您定义的函数我相信至少必须移动返回，所以我建议保留更清晰的定义而不是扭曲它以接受输出变量（除非您有使用它们的特定政策）。

此外，即使此示例确实使用了 RVO，您对 make_pair 的显式使用意味着您将始终至少有一个额外的对构造，因此是一个移动操作。将其更改为返回大括号初始化的表达式：

return { getU(), getV() };

【讨论】：

【解决方案3】：

RVO 或复制省略依赖于编译器，所以如果你想拥有 RVO 并避免调用复制构造函数，最好的选择是使用指针。

在我们的产品中，我们使用使用指针和提升容器指针来避免复制构造函数。这确实使性能提升了大约 10%。

回答你的问题，在选项 1 中，不会调用 U 和 V 的复制构造函数，因为您没有返回 U 或 V，而是返回 std::pair 对象，因此将调用它的复制构造函数，并且大多数编译器肯定会在此处使用 RVO 来避免这种情况。

谢谢尼拉吉拉蒂

【讨论】：

【解决方案4】：

如果您需要在创建配对后对 u 和 v 做额外的工作，我发现以下模式在 C++17 中非常灵活：

pair<U,V> myfunc()
{
  auto out = make_pair(getU(),getV());
  auto& [u, v] = out;
  // Work with u and v
  return out;
}

这应该是编译器使用命名返回值优化的一个非常简单的例子

【讨论】：