C++返回值优化

最新推荐文章于 2025-05-17 23:02:21 发布

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本文探讨了C++中函数返回对象的两种常见方式：直接返回对象和预先构造对象再返回。通过示例代码，解释了编译器如何对返回值进行优化，特别是在方式1中，编译器会直接将对象构造在返回值的内存位置，避免了拷贝构造和析构的过程，从而提高效率。

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当函数需要返回对象时，通常有两种写法，一种是直接在return语句中返回一个对象，一种是先构造好一个对象，然后在return中将其返回。以下代码为例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

struct Node{
	string name;
	int x, y;
	Node(string na = "", int xx = 0, int yy = 0) : name(na), x(xx), y(yy) {
		cout << name << " " << "constructed" << endl;
		cout << "address " << this << endl;
	}
	Node(const Node& n) : name(n.name), x(n.x), y(n.y) {}
	~Node() {cout << name << " " << "deconstructed" << endl; }
};

Node add_1(const Node& a, const Node& b){
	return Node(string("temp object"), a.x + b.x, a.y + b.y);
}

Node add_2(const Node& a, const Node& b){
	Node local(string("local object"), a.x + b.x, a.y + b.y);
	return local;
}

int main(){
	Node n1(string("n1"), 1, 1);
	Node n2(string("n2"), 2, 2);
	Node res_1 = add_1(n1, n2);
	cout << "res_1's address is " << &res_1 << endl;
	cout << "--------add_1 returned---------" << endl;
	Node res_2 = add_2(n1, n2);
	cout << "--------add_2 returned---------" << endl;
	cout << "res_2's address is " << &res_2 << endl;
	return 0;
}

编译器对add_1和add_2返回值的处理方式不一样，对方式1，临时对象作返回值，编译器明白对这个临时对象没有其他需求，只是返回它，因此编译器直接把这个对象创建在外部返回值的内存单元，因为不是真正创建一个局部对象，所以仅需要一个普通的构造函数调用（不需要拷贝构造函数），且不会调用析构函数，效率很高。

而对方式2，首先创建temp对象，调用构造函数，然后拷贝构造函数把temp拷贝到外部返回值的存储单元里，最后，当temp在作用域的结尾时调用析构函数。（但是，实际中不同编译器对此的处理方式不同，GCC4.8.1对这种方式的处理跟方式1一样，都不调用拷贝构造函数，而MS的编译器则如上所述。而这种优化方式，其实就是NRV优化，Named Return Value，有名字的返回变量优化，内部将返回值_result作为参数传进函数，对返回变量的操作实际都在这个_result上进行，从而减少拷贝构造函数的调用次数和产生对象的个数）。