Abseil之Return Policy

许多旧的C++代码库显示有点害怕复制对象的模式。幸运的是，由于所谓的“return value optimization”（rvo），我们可以不复制而“复制”。

RVO是几乎所有C++编译器的一个长期特性。考虑下面的C++ 98代码，它有一个复制构造函数和一个赋值操作符。这些功能非常昂贵，开发人员让它们每次使用时都打印一条消息：

class SomeBigObject {public:SomeBigObject() { ... }SomeBigObject(const SomeBigObject& s) {printf("Expensive copy …\n", …);…}SomeBigObject& operator=(const SomeBigObject& s) {printf("Expensive assignment …\n", …);…return *this;}~SomeBigObject() { ... }…
};

请注意，我们有意避免在这里讨论移动操作。更多信息请参见TotW #77

如果这个类有如下工厂方法，您会在恐惧中退缩吗？

static SomeBigObject SomeBigObjectFactory(...) {SomeBigObject local;...return local;
}

看起来效率很低，不是吗？如果我们运行以下程序会发生什么？

SomeBigObject obj = SomeBigObject::SomeBigObjectFactory(...);

简单回答：您可能期望至少创建两个对象：从被调用函数返回的对象和调用函数中的对象。两者都是副本，因此程序打印两条关于昂贵操作的消息。现实世界的答案：没有消息被打印出来——因为从未调用复制构造函数和赋值运算符！

怎么会这样？许多C++程序员编写“高效代码”，创建一个对象并将该对象的地址传递给一个函数，该函数使用该指针或引用对原始对象进行操作。好吧，在下面描述的情况下，编译器可以将这种“低效拷贝”转换为“高效代码”

当编译器在调用函数中看到一个变量（将从返回值构造）和一个被调用函数中的变量（将被返回）时，它意识到不需要这两个变量。在封面下，编译器将调用函数变量的地址传递给被调用函数。

引用C++ 98标准，“每当使用复制构造函数复制临时类对象时，允许实现将原始和副本视为两种不同的引用同一对象的方式，而不执行复制，即使类复制构造函数或析构函数有副作用。对于具有类返回类型的函数，如果返回语句中的表达式是本地对象的名称……允许一个实现省略创建临时对象来保存函数返回值……（（第12.8节[class.copy]），C++ 98标准的第15段。C++ 11标准在第12.8节第31段中有相似的语言，但它更复杂）

担心“允许”不是一个很强的承诺？幸运的是，所有现代C++编译器默认情况下都执行RVO，即使在调试版本中，甚至对于非内联函数也是如此。

如何确保编译器执行rvo？

被调用函数应为返回值定义一个变量

SomeBigObject SomeBigObject::SomeBigObjectFactory(...) {SomeBigObject local;…return local;
}

调用函数应将返回值赋给新变量：

// No message about expensive operations:
SomeBigObject obj = SomeBigObject::SomeBigObjectFactory(...);

就这样！

如果调用函数重用现有变量来存储返回值，则编译器无法执行rvo（尽管在这种情况下，移动语义将适用于启用移动的类型）：

// RVO won’t happen here; prints message "Expensive assignment ...":
obj = SomeBigObject::SomeBigObjectFactory(s2);

如果被调用函数使用多个变量作为返回值，则编译器也无法执行rvo：

// RVO won’t happen here:
static SomeBigObject NonRvoFactory(...) {SomeBigObject object1, object2;object1.DoSomethingWith(...);object2.DoSomethingWith(...);if (flag) {return object1;} else {return object2;}
}

但是，如果被调用的函数使用一个变量并在多个地方返回它，则可以：

// RVO will happen here:
SomeBigObject local;
if (...) {local.DoSomethingWith(...);return local;
} else {local.DoSomethingWith(...);return local;
}

这可能是你所需要知道的所有关于RVO

还有一件事：Temporaries

RVO使用临时对象，而不仅仅是命名变量。当被调用函数返回临时对象时，可以从rvo中获益：

// RVO works here:
SomeBigObject SomeBigObject::ReturnsTempFactory(...) {return SomeBigObject::SomeBigObjectFactory(...);
}

当调用函数立即使用返回值（存储在临时对象中）时，还可以从rvo中获益

// No message about expensive operations:
EXPECT_EQ(SomeBigObject::SomeBigObjectFactory(...).Name(), s);

最后一个注意事项：如果您的代码需要进行复制，那么就进行复制，不管这些复制是否可以被优化掉。不要为了效率而牺牲正确性。

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