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c++ - 避免使用 "return"语句复制对象

coder 2023-05-02 原文

我有一个非常基本的 C++ 问题。 返回对象时如何避免复制？

这是一个例子:

std::vector<unsigned int> test(const unsigned int n)
{
    std::vector<unsigned int> x;
    for (unsigned int i = 0; i < n; ++i) {
        x.push_back(i);
    }
    return x;
}

据我了解 C++ 的工作原理，此函数将创建 2 个 vector :本地 vector (x) 和将返回的 x 拷贝。有没有办法避免复制？ (而且我不想返回指向对象的指针，而是返回对象本身)

使用“移动语义”(在评论中说明)该函数的语法是什么？

最佳答案

关于 RVO(返回值优化)的工作原理似乎有些困惑。

一个简单的例子:

#include <iostream>

struct A {
    int a;
    int b;
    int c;
    int d;
};

A create(int i) {
    A a = {i, i+1, i+2, i+3 };
    std::cout << &a << "\n";
    return a;
}

int main(int argc, char*[]) {
    A a = create(argc);
    std::cout << &a << "\n";
}

其输出为 ideone :

0xbf928684
0xbf928684

令人惊讶？

其实也就是RVO的效果:要返回的对象是直接在调用者就地构造的。

如何？

传统上，调用者(此处为main)会在堆栈上为返回值保留一些空间:return slot；被调用者(此处为 create)被传递(以某种方式)返回槽的地址以将其返回值复制到其中。被调用者然后为它在其中构建结果的局部变量分配自己的空间，就像为任何其他局部变量一样，然后在 return 语句时将其复制到返回槽中。

当编译器从代码中推断出变量可以直接构造到具有等效语义(as-if 规则)的 return slot 时，就会触发 RVO。

请注意，这是一种常见的优化，它被标准明确列入白名单，编译器不必担心复制(或移动)构造函数可能产生的副作用。

什么时候？

编译器最有可能使用简单的规则，例如:

// 1. works
A unnamed() { return {1, 2, 3, 4}; }

// 2. works
A unique_named() {
    A a = {1, 2, 3, 4};
    return a;
}

// 3. works
A mixed_unnamed_named(bool b) {
    if (b) { return {1, 2, 3, 4}; }

    A a = {1, 2, 3, 4};
    return a;
}

// 4. does not work
A mixed_named_unnamed(bool b) {
    A a = {1, 2, 3, 4};

    if (b) { return {4, 3, 2, 1}; }

    return a;
}

在后一种情况(4)中，当返回A时无法应用优化，因为编译器无法在返回槽中构建a，因为它可能需要它对于其他东西(取决于 bool 条件 b)。

一个简单的经验法则是:

如果在 return 语句之前没有声明其他返回槽的候选者，则应应用 RVO。

关于c++ - 避免使用 "return"语句复制对象，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/10476665/

ampreturncodesectionc++objectcopyreturn-value

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