Question

我在阅读了本书第20和22页的更多有效C ++＆＃34;作者：Scott Meyers。

让我们说你写了一个代表有理数的类：

class Rational
{
public:
    Rational(int numerator = 0, int denominator = 1);

    int numerator() const;
    int denominator() const;

    Rational& operator+=(const Rational& rhs); // Does not create any temporary objects
    ...
};

现在让我们说您决定使用operator+实施operator+=：

const Rational operator+(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
    return Rational(lhs) += rhs;
}

我的问题是：如果返回值优化被禁用，operator+会创建多少个临时变量？

Rational result, a, b;
...
result = a + b;

我相信会创建2个临时值：一个在Rational(lhs)体内执行operator+时，另一个由operator+返回的值是通过复制第一个临时值创建的。 / p>

当斯科特提出这项行动时，我的困惑出现了：

Rational result, a, b, c, d;
...
result = a + b + c + d;

并写道：＆＃34;可能使用3个临时对象，每个对operator+＆＃34;的一次调用。我相信如果返回值优化被禁用，上面的操作将使用6个临时对象（每次调用operator+时为2），而如果启用，则上面的操作将使用没有临时性的。斯科特是如何得出他的结果的？我认为唯一的方法是部分应用返回值优化。

Answer 1

我认为你只是考虑得太多，尤其是优化的细节。

对于result = a + b + c + d;，作者只想声明将创建3个临时值，第一个用于a + b的结果，然后第二个用于temporary#1 + c的结果，第3个用于temporary#2 + d，然后将其分配给result。在那之后，3个临时工被摧毁。所有临时工作仅用作中间结果。

另一方面，像expression templates这样的习语可以直接通过消除临时性来获得最终结果。

Answer 2

编译器可以检测累积并应用优化，但通常从左到右移位和减少表达式在某种程度上是棘手的，因为它可能会受到样式a + b * c * d的表达式的影响

采取以下形式更为谨慎：

a +（b +（c + d））

在优先级较高的运营商可能需要之前不会使用变量。但是评估它需要时间。

Answer 3

编译器不会创建任何变量。因为变量是出现在源代码中的变量，变量不会在执行时存在，或者在可执行文件中存在（它们可能会成为内存位置，或者被忽略＆＃34; ）。

了解as-if rule。编译器通常是optimizing。

参见CppCon 2017 Matt Godbolt “What Has My Compiler Done for Me Lately? Unbolting the Compiler's Lid” talk。

Answer 4

在表达式a+b+c+d中，将创建和销毁6个临时值，这是必需的（有和没有RVO）。您可以查看here。

在operator +内部定义中，在Rational(lhs)+=a表达式中，prvalue Rational(lhs)将绑定到operator+=的隐含对象参数。根据这个非常具体的规则[over.match.func]/5.1授权（在[expr.call]/4中提到）

即使隐式对象参数不是const限定的，只要在所有其他方面都可以将参数转换为隐式对象参数的类型，就可以将rvalue绑定到参数。

然后，要将prvalue绑定到引用，必须进行临时实现[class.temporary]/2.1

临时对象已实现[...]：


将引用绑定到prvalue时

因此，在执行每个operator +电话时会创建一个临时表。

然后返回的表达式Rational(lhs)+=a可以 conceptualy 看作Rational(Rational(lhs)+=a)是prvalue（prvalue是表达式，其评估初始化一个对象 - phi：一个权力对象），然后绑定到对operator +的两个后续调用的第一个参数。引用的规则[class.temporary] /2.1再次应用两次，将创建2个临时值：

一个用于实现a+b，
另一个用于实现(a+b)+c

所以在这一点上已经创造了4个临时工。然后，对operator+的第三次调用在函数体内创建了第5个临时值

最后一次调用operator +的结果是丢弃的值表达式。该标准的最后一条规则适用于[class.temporary] /2.6：

临时对象已实现[...]：


当prvalue显示为丢弃值表达式时。

产生第6个临时工。

如果没有RVO，则直接实现返回值，这使得不再需要临时实现返回值。这就是为什么GCC使用和不使用-fno-elide-constructors编译器选项生成完全相同的程序集。

为了避免临时实现，您可以定义operator +：

const Rational operator+(Rational lhs, const Rational& rhs)
{
    return lhs += rhs;
}

通过这样的定义，prvalue a+b和(a+b)+c将直接用于初始化为operator +的第一个参数，这将使您免于实现2个临时值。查看程序集here。

在没有返回值优化的情况下将两个对象添加到一起时，会创建多少个临时对象？

4 个答案: