常量值和RVO

Question

假设我有这个函数：

template <class A>
inline A f()
{
  A const r(/* a very complex and expensive construction */);

  return r;
}

声明 r 为 const 是一个好主意吗？因为 const 变量不能被移动。请注意，返回的值并不是 const。我正在纠结的问题是，虽然 r 确实是 const，但将其声明为 const 可能不是一个好主意。然而，这个限定符应该帮助编译器生成更好的代码。

- user1095108

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上面的 inline 是多余的。 - Yakk - Adam Nevraumont

@user1095108，这些函数也被隐含地视为内联函数，只有在类体内定义的函数（包括友元函数）。 - chris

自从template函数被添加到语言中以来，它们就隐式地成为了inline函数。inline主要意味着“来自不同编译单元的冲突定义将被静默丢弃”，这在大多数使用template函数的情况下都是一种要求。 - Yakk - Adam Nevraumont

template函数不会隐式地成为 inline 函数。它们具有允许多个相同定义的语义，这是 inline 关键字必需的行为之一，但它们可能不会自动具有 inline 提供的其他实现特定的行为。 - Ben Voigt

@user1095108 在你的问题中没有提到内联的事情。一个函数是否被内联不应该影响它的可观察行为。 - Neil Kirk

Answer 1

如这里所示，NRVO消除了由return r;这一行所暗示的r的复制。

#include <iostream>

struct A {
  const char* name;
  A( const char* name_ ):name(name_) { std::cout << "created " << name << "\n"; }
  A(A const&){ std::cout << "copied " << name << "\n"; }
  A(A &&){ std::cout << "moved " << name << "\n"; }
};

A f() {
  std::cout << "start of f()\n";
  A const r("bob");
  std::cout << "body of f()\n";
  return r;
}

int main() {
  A x = f();
}

而且，在main中的副本也被省略了。

如果您以其他方式阻止NRVO和RVO（例如在使用GCC编译时使用标志-fno-elide-constructors），那么const可能会导致对象被复制而不是移动。如果我们从A中删除复制构造函数，可以看到这一点：

#include <iostream>

struct A {
  const char* name;
  A( const char* name_ ):name(name_) { std::cout << "created " << name << "\n"; }
  //A(A const&){ std::cout << "copied " << name << "\n"; }
  A(A &&){ std::cout << "moved " << name << "\n"; }
};

A f() {
  std::cout << "start of f()\n";
  A const r("bob");
  std::cout << "body of f()\n";
  return r;
}

int main() {
  A x = f();
}

代码不再编译。尽管只要NRVO发生，就不会执行副本构造函数，但您的const局部变量需要其存在。

现在，NRVO需要一些东西，例如在问题函数的每条执行路径上返回单个变量：如果您“中止”并执行return A()，则NRVO被阻塞，并且您的const局部变量突然强制在所有返回位置进行复制。

- Yakk - Adam Nevraumont

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其实没有必要拥有一个复制构造函数。http://ideone.com/n867vx - Ben Voigt

@user1095108 不是这样的。如果发生 NRVO，只有通过复制或移动构造函数的要求才能区分 const 和非 const。const 表示必须存在复制构造函数，而非 const 表示必须存在移动或复制构造函数。如果发生 NRVO，则不会调用任何一个构造函数，无论变量是 const 还是非 const。NRVO 不被标准保证，但每个主要的编译器都会执行它。 - Yakk - Adam Nevraumont

@BenVoigt 是的，但 const 移动构造函数有点不太好搞定。我的意思是，真的没有变异的移动吗？接下来我们会有什么，没有 template 元编程就能保证编译时函数求值的情况吗？ - Yakk - Adam Nevraumont

@Yakk: 你觉得constexpr也是一个很麻烦的边角情况吗？ - Ben Voigt

我知道我不应该仅仅因为发表评论而进行+1。但是这个+1是来自 C++11 中移动语义的首席作者。我认为这值得一条评论。 :-) - Howard Hinnant

Answer 2

如果您可以控制 class A，并且希望通过移动返回 const 对象，您可以这样做。

mutable bool resources_were_stolen = false;

将其翻译成中文是：

并在 const 移动构造函数中将其设置为 true

。

A(const A&& other) { ...; other.resources_were_stolen = true; }
~A() { if (!resources_were_stolen) ... }

实际上，析构函数可能会变成if (resources_were_stolen) some_unique_ptr.release();，利用对象在构造和析构期间失去const属性的事实。

- Ben Voigt

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你认为返回一个非const值比返回一个const值略微更好吗？我知道“移动”不一定比“复制”更“便宜”。 - user1095108