1.95、什么是返回值优化（RVO）？

核心原理

当函数返回一个局部对象时，通常会经历：

1. 1. 在函数内部构造局部对象。
2. 2. 将该局部对象拷贝或移动到一个临时对象。
3. 3. 最终将临时对象拷贝或移动到调用者的目标对象。

RVO通过允许编译器直接在调用者分配的内存空间上构造返回值对象，省略中间的临时对象和相应的拷贝/移动操作，即：

• • 函数内部的局部对象直接构造在调用者的目标对象内存上。
• • 避免了额外的构造和析构调用。

RVO与NRVO

• • RVO（Return Value Optimization）：针对返回语句中直接构造的匿名临时对象进行优化。
• • NRVO（Named Return Value Optimization）：针对有名字的局部变量返回时的优化，编译器将该局部变量直接构造在调用者的目标对象内存上。

标准与实现

• • C++标准允许编译器省略拷贝构造，即使拷贝构造函数有副作用（如打印日志）。
• • 从C++17开始，某些情况下RVO是强制执行的，拷贝/移动构造会被保证省略。
• • 但是RVO并非在所有场景都生效，多个返回语句、异常处理、拷贝构造有副作用等情况可能阻止优化。

代码示例

struct C {
    C() {}
    C(const C&) { std::cout << "Copy constructor called\n"; }
};

C f() {
    return C(); // 这里的临时对象可直接构造到调用者的内存，省略拷贝
}

int main() {
    C obj = f(); // 可能只调用构造函数，不调用拷贝构造
}

影响与意义

• • 减少了函数返回对象时的性能开销，尤其是大对象。
• • 使得按值返回对象成为高效且安全的设计选择。
• • 促进了现代C++代码风格的简洁和表达力。

总结

返回值优化（RVO）是编译器通过直接在调用者内存上构造返回对象，消除临时对象和拷贝/移动构造的优化技术。它显著提升了函数按值返回对象的性能，已成为现代C++编程中不可或缺的优化手段。虽然并非所有场景都能生效，但C++17标准已将部分RVO行为纳入强制执行范围，进一步保证了优化效果。
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