Question

如果我有一个A类（按值返回一个对象），两个函数f（）和g（）只有它们的返回变量不同：

class A
{
    public:
    A () { cout<<"constructor, "; }
    A (const A& ) { cout<<"copy-constructor, "; }
    A& operator = (const A& ) { cout<<"assignment, "; }
    ~A () { cout<<"destructor, "; }
};
    const A f(A x)
    {A y; cout<<"f, "; return y;}

    const A g(A x)
    {A y; cout<<"g, "; return x;}

main()
{
    A a;
    A b = f(a);
    A c = g(a);
}

现在当我执行第A b = f(a);行时，它会输出：

copy-constructor, constructor, f, destructor，假设f（）中的对象y直接在目的地创建，即在对象b的内存位置创建，并且没有涉及临时值。

当我执行第A c = g(a);行时，它会输出：

copy-constructor, constructor, g, copy-constructor, destructor, destructor,。

所以问题是为什么在g（）cant的情况下，对象直接在c的内存位置创建，它在调用f（）时发生的方式？为什么在第二种情况下调用另一个复制构造函数（我认为是因为涉及临时）？

Answer 1

问题在于，在第二种情况下，您将返回其中一个参数。鉴于通常参数复制发生在调用者的站点，而不是函数内（在这种情况下为main），编译器会生成副本，然后在进入g()后强制再次复制它

来自http://cpp-next.com/archive/2009/08/want-speed-pass-by-value/

其次，我还没有找到一个在返回函数参数时会忽略副本的编译器，就像我们的sorted实现一样。当你考虑如何完成这些约定时，它是有道理的：没有某种形式的过程间优化，被排序的调用者不能知道最终将返回参数（而不是其他一些对象），因此编译器必须在堆栈上为参数和返回值分配单独的空间。

Answer 2

以下是对您的代码的一些修改，这将有助于您完全理解那里发生的事情：

class A{
public:
    A(const char* cname) : name(cname){
        std::cout << "constructing " << cname << std::endl;
    }
    ~A(){
        std::cout << "destructing " << name.c_str() << std::endl;
    }
    A(A const& a){
        if (name.empty()) name = "*tmp copy*";
        std::cout 
            << "creating " << name.c_str() 
            << " by copying " << a.name.c_str() << std::endl;
    }
    A& operator=(A const& a){
        std::cout
            << "assignment ( "
                << name.c_str() << " = " << a.name.c_str()
            << " )"<< std::endl;
        return *this;
    }
    std::string name;
};

以下是此课程的用法：

const A f(A x){
    std::cout 
        << "// renaming " << x.name.c_str() 
        << " to x in f()" << std::endl;
    x.name = "x in f()";
    A y("y in f()");
    return y;
}

const A g(A x){
    std::cout 
        << "// renaming " << x.name.c_str()
        << " to x in f()" << std::endl;
    x.name = "x in g()";
    A y("y in g()");
    return x;
}

int main(){
    A a("a in main()");
    std::cout << "- - - - - - calling f:" << std::endl;
    A b = f(a);
    b.name = "b in main()";
    std::cout << "- - - - - - calling g:" << std::endl;
    A c = g(a);
    c.name = "c in main()";
    std::cout << ">>> leaving the scope:" << std::endl;
    return 0;
}

并且这是在没有任何优化的情况下编译时的输出：

constructing a in main()
- - - - - - calling f:
creating *tmp copy* by copying a in main()
// renaming *tmp copy* to x in f()
constructing y in f()
creating *tmp copy* by copying y in f()
destructing y in f()
destructing x in f()
- - - - - - calling g:
creating *tmp copy* by copying a in main()
// renaming *tmp copy* to x in f()
constructing y in g()
creating *tmp copy* by copying x in g()
destructing y in g()
destructing x in g()
>>> leaving the scope:
destructing c in main()
destructing b in main()
destructing a in main()

您发布的输出是使用Named Return Value Optimization编译的程序的输出。在这种情况下，编译器尝试消除冗余的复制构造函数和析构函数调用，这意味着在返回对象时，它将尝试返回对象而不创建它的冗余副本。这是启用NRVO的输出：

constructing a in main()
- - - - - - calling f:
creating *tmp copy* by copying a in main()
// renaming *tmp copy* to x in f()
constructing y in f()
destructing x in f()
- - - - - - calling g:
creating *tmp copy* by copying a in main()
// renaming *tmp copy* to x in f()
constructing y in g()
creating *tmp copy* by copying x in g()
destructing y in g()
destructing x in g()
>>> leaving the scope:
destructing c in main()
destructing b in main()
destructing a in main()

在第一种情况下，由于NRVO已完成其工作，因此未创建*tmp copy*复制y in f()。在第二种情况下，虽然无法应用NRVO，因为已在此函数中声明了返回槽的另一个候选者。有关详细信息，请参阅：C++ : Avoiding copy with the "return" statement：）

Answer 3

不同之处在于，在g的情况下，您将返回传递给函数的值。该标准明确说明了在12.8p31中可以省略副本的条件，并且它不包括从函数参数中删除副本。

基本上问题是参数和返回的对象的位置是由调用约定修复的，并且编译器不能根据实现（可能不是）的事实更改调用约定甚至可以在电话会议地点看到）返回参数。

我前段时间创建了一个短暂的博客（我希望有更多的时间......）我写了几篇关于NRVO和复制文章的文章，可能有助于澄清这一点（或者不知道，谁知道:)）：

Value semantics: NRVO

Value semantics: Copy elision

Answer 4

它可以（几乎）优化整个g（）函数调用，在这种情况下你的代码如下所示：

A a;
A c = a;

实际上这就是你的代码正在做的事情。现在，当您将a作为按值参数（即不是引用）传递时，编译器几乎必须在那里执行复制，然后它按值返回此参数，它必须执行另一个副本。

在f（）的情况下，因为它将实际上是临时的，返回到未初始化的变量，编译器可以看到使用c作为f内部变量的存储是安全的（）。

函数实际上是如何按值返回的？

4 个答案: