C++函数返回值优化（RVO）

最新推荐文章于 2025-05-17 23:02:21 发布

DRZ_2000

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分类专栏： C/C++能力提升文章标签： c++ 类

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一函数返回值优化的引出

在说C++函数返回值之前我们来看这样一份代码，代码如下：

class A {
public :
    A() {
        cout << "constructor" << endl;
    }
    A(const A &obj) {
        cout << "copy constructor" << endl;
    }
};

A func() {
    A temp;
    /* do some operations to temp */
    return temp;
}

int main() {
    A a(func());
    return 0;
}

观测代码可知：我们定义了一个类A，该类有两个构造函数，一个是无参构造函数、一个是复制构造函数（或称为拷贝构造函数），现在我们跟着代码执行的流程，确定一下代码的输出。
当然，在这之前我们先来说一说，对象创建的过程，即对象的初始化！

1. 对象的初始化

普通对象初始化
一般来说，对象的初始化分为三步。第一步：在内存中为对象开辟内存空间；第二步：匹配相应的构造函数；第三步：完成对象的初始化。在这三步中，小编认为最重要的就是前两步。之前在学习C++的时候，书中关于构造函数的功能介绍中有一句话：“为对象成员开辟内存空间”，但现在看来显然和上面所说的对象初始化三步曲是矛盾的。试问，若先开辟对象成员内存空间，后匹配构造函数，则开辟对象成员内存区域时，连选用哪个构造函数都不确定，又何来用构造函数为对象成员开辟内存空间一说？？？

为此小编认为，从定义该对象到执行对象的构造函数之前，对象成员的内存中空间已经开辟，构造函数仅仅是对对象成员进行初始化赋值罢了（当然了，若对象的成员变量中存在一个指针，该指针是数组的首地址，在构造函数中malloc()或者new出来一片数组内存空间，就不仅仅是初始化成员变量了，也是开辟对象的内存空间）。

除了上面的成员变量初始化，还有下面的两种，思想和上面都是一样的。
复制构造函数
在这里插入图片描述

2. 代码实际输出和理论输出

了解对象初始化过程后，我们一起猜测程序的输出是什么？

主函数中，对于对象a，首先开辟对象a的内存空间，之后匹配a的构造函数，这里显然是复制构造函数，但注意，此时复制构造函数还没有执行，需要等func()函数执行完成之后才行。所以接下来执行函数func()。
进入func()函数后，实例化对象temp，这里调用了无参构造函数，所以代码输出 constructor并换行；之后函数返回temp，故从temp到匿名变量之间存在一次复制构造函数（这个匿名对象程序员看不见摸不着，是透明的），所以代码输出 copy constructor并换行.
之后从匿名对象到对象a存在一次复制，之前卡住没有执行的复制构造函数终于执行了，故此时代码再一次输出copy constructor并换行。

在这里插入图片描述

但是很遗憾，运行代码发现，程序的输出并不是我们所想的那样。

// 猜想输出
constructor
copy constructor
copy constructor

// 运行代码的实际输出
constructor

之所以会有这样的差异，就是因为 C++中的返回值优化（Return Value Optimization）

二返回值优化（RVO）

1. 优化方法一

上面的初始化流程我们可以得到下面的图：

在这里插入图片描述
买二手车去哪里？当然是瓜子二手车！为啥？因为没有中间商赚差价！
同理，去掉这里的中间商——匿名对象，是不是更好一些呢？为此我们直接在返回temp对象的时候，用temp对象调用对象a的复制构造函数。这样就没有了匿名对象，更不会执行从匿名对象到对象a的复制构造函数。（好像在微软系列的IDE中采用的返回值优化就是这种，但是小编没有亲手试过，要是小编说错了，烦请各位看官少点骂，轻些打，在评论区帮小编指出来，谢谢大家了）

在这里插入图片描述

2. 优化方法二

观察第一种优化，感觉还是不彻底，举个浅显的例子：假设主函数中的a对象就是看官自己，而func()函数中的temp对象是看官的朋友小明，而func()函数就是班主任；若班主任给了小明一拳，小明马上就以相同的方式给你一拳，班主任给了小明一巴掌，小明马上就以相同的方式给你一巴掌。那么对你而言，反正老师怎么揍小明的，小明就怎么揍你，是不是干脆就让老师揍你自己就行了，反正对于你自己而言，挨的打都是一样多。
所以func()函数中的temp对象其实就是对象a的引用，temp和a都对应一个对象、指向同一片内存空间。所以才再回头看代码的输出，没有了两次复制构造，剩下的输出自然就只剩下了 constructor。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
为此，我们也可以进行验证，在代码中我们可以分别输出对象a和对象temp的地址，结果显示是同一个地址，由于代码量很小，这里小编就不再展示了，各位看官自己操作即可。

三如何关闭函数返回值优化

想要关闭函数返回值优化，仅需在编译.cpp文件时加上参数 -fno-elide-constructors即可，如g++ -fno-elide-constructors RVO.cpp，关闭返回值优化后，运行代码，此时代码输出和我们之前的猜想是一致的，并且输出temp对象的地址和a对象的地址是不一致的，这一点看官自己操作即可。

至此，关于C++函数返回值优化，小编就讲完了（是不是觉得明明几段话就可以说的明白，非要写这么多，觉得小编很啰嗦。没办法，可能小编就是一个啰嗦的人吧，怕自己没有说明白，这也算是对自己和看官负责！敲字不易，这篇博文对您有帮助的话，请帮忙点个赞吧！你的鼓励是小编最大的动力！）
加油！路漫漫其修远兮，吾将上下而求索，与君共勉！！！