本文主要是介绍【C++】RVO、NRVO优化以及返回值优化失效的场景，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
目录
- **简单对象的返回**
- **多个返回语句**
- **具有可观察副作用的对象**
（RVO, Return Value Optimization，返回值优化，或者NRVO，Named Return Value optimization)。
使用-fno-elide-constructors选项可以在g++/clang++中关闭这个优化
但若在编译的时候不使用该选项的话，很多构造和移动都被省略了。对于下面这样的代码，一旦打开g++/clang++的RVO/NRVO，从ReturnValue函数中a变量拷贝/移动构造临时变量，以及从临时变量拷贝/移动构造b的二重奏就通通没有了
A ReturnRvalue() { A a(); return a; }A b = ReturnRvalue();
b变量实际就使用了ReturnRvalue函数中a的地址，任何的拷贝和移动都没有了。通俗地说，就是b变量直接“霸占”了a变量。这是编译器中一个效果非常好的一个优化。不过RVO/NRVO并不是对任何情况都有效。比如有些情况下，一些构造是无法省略的。还有一些情况，即使RVO/NRVO完成了，也不能达到最好的效果。但结论是明显的，移动语义可以解决编译器无法解决的优化问题，因而总是有用的。
返回值优化（Return Value Optimization，RVO）是一种编译器优化技术，旨在减少函数返回对象的副本构造和析构成本。通过RVO，编译器可以直接将局部对象放置在函数调用方所期望的位置，而不是创建一个临时副本。
尽管RVO在现代编译器中通常会生效，但并不能保证它始终有效。以下是一些情况下RVO可能无法生效的情况：
- 多个返回语句：如果函数中存在多个返回语句，且每个返回语句返回的对象类型不同，编译器可能无法进行RVO。这是因为编译器需要确保能够正确地创建要返回的对象，并且无法预先确定哪个对象将最终被返回。
- 异常处理：当函数中存在异常处理代码时，编译器可能会禁用RVO。这是为了确保在异常抛出时能够捕获、处理或传递异常对象的拷贝。
- 对象具有可观察的副作用：如果对象的拷贝构造函数、析构函数或移动构造函数具有可观察的副作用，编译器可能会禁用RVO。这是为了确保对象的副本构造和析构过程按照预期进行，避免对程序的行为产生副作用。
- C++标准规定：虽然大多数现代编译器支持RVO，但C++标准并不要求编译器实现该优化。因此，特定编译器或编译器版本可能在某些情况下选择不执行RVO。
需要注意的是，无论RVO是否生效，代码的行为应始终符合C++语言中对拷贝构造函数、析构函数和移动构造函数的要求。如果有特定的性能需求或对RVO的可靠性有疑问，可以通过使用移动语义、返回指针或引用等其他技术来显式控制对象的生命周期和复制行为。
简单对象的返回
#include <iostream>struct MyObject {int value;MyObject(int val) : value(val) {std::cout << "Constructor called\n";}MyObject(const MyObject& other) : value(other.value) {std::cout << "Copy constructor called\n";}~MyObject() {std::cout << "Destructor called\n";}
};MyObject createObject() {MyObject obj = MyObject(42);return obj;
}int main() {MyObject obj = createObject();std::cout << "Value: " << obj.value << "\n";return 0;
}Constructor called
Value: 42
Destructor called
多个返回语句
#include <iostream>struct MyObject {int value;MyObject(int val) : value(val) {std::cout << "Constructor called\n";}MyObject(const MyObject& other) : value(other.value) {std::cout << "Copy constructor called\n";}~MyObject() {std::cout << "Destructor called\n";}
};MyObject createObject(bool flag) {MyObject obj1 = MyObject(42);MyObject obj2 = MyObject(43);if (flag) {return obj1;} else {return obj2;}
}int main() {MyObject obj = createObject(true);std::cout << "Value: " << obj.value << "\n";return 0;
}
Constructor called
Constructor called
Copy constructor called
Destructor called
Destructor called
Value: 42
Destructor called
在这个例子中，createObject() 函数根据 flag 参数返回不同的对象。由于无法预测哪个对象将被返回，编译器无法进行RVO。因此，在每个返回语句处都会调用相应的拷贝构造函数
具有可观察副作用的对象
#include <iostream>struct MyObject {int value;MyObject(int val) : value(val) {std::cout << "Constructor called\n";}MyObject(const MyObject& other) : value(other.value) {std::cout << "Copy constructor called\n";}~MyObject() {std::cout << "Destructor called\n";}
};MyObject createObject(bool flag) {MyObject obj1(42);if (flag) {return obj1;} else {return MyObject(64);}
}int main() {MyObject obj = createObject(true);std::cout << "Value: " << obj.value << "\n";return 0;
}在这个示例中，createObject() 函数返回一个对象，但它也引用了一个局部对象 obj1。由于该对象在返回之后保持有效性，编译器无法执行RVO，因此会调用拷贝构造函数以创建返回值。
所以如果有这种情况的话，最好为你的资源类提供一个移动构造函数。
下面是GPT总结的一些经验，用于帮助我们判断RVO是否会生效.
确切确定某段代码是否会触发返回值优化（RVO）可能是一项具有挑战性的任务，因为它依赖于编译器的实现和优化策略。然而，以下是一些总结性的提示，可以帮助您判断代码中是否可能不会发生RVO：
- 当函数有多个返回语句时，尤其是返回不同类型的对象。
- 当函数的返回值依赖于外部变量或传递给函数的参数。
- 当函数内部使用了异常处理机制。
- 当拷贝构造函数、析构函数或移动构造函数有可观察的副作用，例如打印输出、修改全局状态等。
- 当函数返回指向局部对象的指针或引用。
这些情况下，编译器可能无法进行返回值优化，因为它无法安全地将局部对象直接放置在函数调用方所期望的位置。
这篇关于【C++】RVO、NRVO优化以及返回值优化失效的场景的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
