考虑下面的一个向量类
class Vector2d
{
public:
Vector2d() {};
Vector2d(const Vector2d& v);
Vector2d(const float x, const float y);
const Vector2d operator+(const Vector2d& v) const;
const Vector2d& operator=(const Vector2d& v);
const Vector2d& operator+=(const Vector2d& v);
float _x, _y;
};
Vector2d::Vector2d(const Vector2d& v)
{
_x = v._x;
_y = v._y;
}
Vector2d::Vector2d(const float x, const float y)
{
_x = x;
_y = y;
}
const Vector2d& Vector2d::operator=(const Vector2d& v)
{
_x = v._x;
_y = v._y;
return *this;
}
const Vector2d Vector2d::operator+(const Vector2d& v) const
{
.....//这里使用不同的代码进行测试
}
const Vector2d& Vector2d::operator+=(const Vector2d& v)
{
_x += v._x;
_y += v._y;
return *this;
}
针对operator+(const Vector2d& v)函数测试下面这段代码来测试2005的编译器的返回值优化
Vector2d a(1, 2);
Vector2d b(3, 4);
Vector2d c;
c = a + b;
1。不优化
函数实现为
const Vector2d Vector2d::operator+(const Vector2d& v) const
{
Vector2d tmp(_x+v._x, _y+v._y);
return tmp;
}
则c = a + b;调用的过程中调用了一次两个参数的构造函数,一次拷贝构造函数(返回时生成临时对象)和一次赋值拷贝函数。
编译器无法对这样的代码进行优化,与预期的结果相同。
2。返回值优化
将实现改为
const Vector2d Vector2d::operator+(const Vector2d& v) const
{
return Vector2d(_x+v._x, _y+v._y);
}
则c = a + b;调用的过程中只调用了一次两个参数的构造函数,和一次赋值拷贝函数。即少生成了一个临时对象。
3。另一种实现
More Effective c++中Item22建议将operator+用operator+=来实现,即将函数改为下面的形势
const Vector2d Vector2d::operator+(const Vector2d& v) const
{
return Vector2d(*this) += v;
}
则在c = a + b;调用的过程中的调用顺序为:拷贝构造函数-〉operator+= -〉拷贝构造函数-〉operator=
也就是说虽然这里同样使用了匿名对象,编译器并没有对这种情况进行优化。
因此用这种实现虽然可以统一+和+=的语义,便于代码的维护,但同时会带来一定性能上的损失,至少在vs2005中是如此。
精力有限,没有在其他编译器上试验,不知道gcc中又没有对第三种情况进行优化。
本文探讨了向量类Vector2d中的加法运算符重载(operator+)的不同实现方式及其对性能的影响,特别是在编译器优化方面的表现。通过对比三种不同实现,分析了构造函数、拷贝构造函数及赋值函数的调用次数,并讨论了这些实现对于编译器返回值优化(RVO)的效果。
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