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C++返回值优化原理解析

2023-06-21 20:32:34 深夜i -- --

C++ 返回值优化原理解析

C++的返回值优化（Return Value Optimization，也被称为RVO）是一个重要的优化技术，可以提高程序的性能。本文将解析C++返回值优化原理。

返回值优化（RVO）是指编译器对临时变量的处理机制。对于函数返回一个对象的情况，编译器在生成代码时会按照以下规则进行优化：

1.如果返回值是一个非静态局部变量，并且该变量是通过复制返回（Return by Value）方式返回的，编译器会尝试将该返回值直接构造在调用方的返回值处，而不是返回一个副本。

2.如果返回值是一个匿名临时变量，编译器会优化掉这个临时变量的构造和析构函数，直接将其值传递给函数返回值的目标对象。

其中，第一种情况的优化被称为NRVO（Named Return Value Optimization，命名返回值优化），第二种情况的优化被称为NRVOS（Named Return Value Optimization with SSO，命名返回值优化与SSO），SSO是指Small String Optimization，即针对短字符串的优化。

NRVO和NRVOS的核心思想是：在函数内部创建的对象，在函数调用结束后会立即被销毁，这些临时对象的生命周期比较短暂，因此可以直接将它们构造在调用方的返回值处，避免产生额外的开销。

具体而言，NRVO的优化过程可以用如下伪代码表示：


struct Person
  int age;
  std::string name;
;
Person get_person()
  Person person;
  person.age = 18;
  person.name = "Tom";
  return person;
Person p = get_person();

上述代码中，get_person函数返回一个Person类型的变量，编译器在进行NRVO优化时，会将person对象直接构造在调用方的返回值p处，避免额外的复制开销。

而NRVOS的优化过程则更为复杂，因为它要考虑到SSO的情况。例如下面的代码：


std::string get_string()
  return "Hello";
std::string s = get_string();

在这个例子中，get_string函数返回一个匿名的std::string类型的临时变量，编译器在进行NRVOS优化时，会尝试避免复制临时变量的值，直接将其值传递给调用方的std::string对象s。而当临时变量中保存的是个短字符串时，编译器还会针对SSO进行优化，即将短字符串直接存储在std::string对象的内存空间中，避免使用堆内存，从而提高程序的效率。

综上所述，C++返回值优化是一项重要的性能优化技术，能够避免不必要的对象复制和析构，提高程序的性能和效率。理解返回值优化的原理对于进一步提高代码的性能有一定的帮助。

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