本地栈变量成员的返回值优化

Question

我有一段通用代码，实例化后可以简化为：

struct A{...};

A f1(){
    A ret;
    std::pair<A&, int> p(ret, 1);
    p = g(); // g returns a pair<A, int>, but I am not interested in g
    return ret; // RVO :)
};

据我了解，这将与RVO一起使用。

问题是，这段其他代码是否会返回类型为A的对象，并启用RVO？

A f2(){
    std::pair<A, int> p;
    p = g();
    return p.first; // RVO ?
};

我知道由于返回对象被遮蔽，它将不会执行RVO或者编译器可能无法选择“优化”。但我并没有看到它不能实现的根本原因，换句话说，为了保持一致性，它应该执行RVO（这是我想要的）。

我之所以问这个问题，是因为我觉得f2比f1更优雅。

这个最后版本是否应该执行RVO？如果是，那么它是否取决于编译器？

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我的粗略测试使用gcc 8.1表明，在下面的f2和f3中，RVO不起作用。

struct A{
    double something;
    A() = default;
    A(A const& other) : something(other.something){std::cerr << "cc" << '\n';}
    A(A&& other) : something(other.something){std::cerr << "mc" << '\n';}
};

A f1(){
    A ret;
    std::pair<A&, int> p(ret, 1);
    p.first.something = 5.;
    return ret; // RVO :)
};

A f2(){
    std::pair<A, int> p;//(ret, 1);
    p.first.something = 5.;
    return p.first; // no RVO :(
};

A f3(){
    std::pair<A, int> p;//(ret, 1);
    p.first.something = 5.;
    return std::move(p).first; // no RVO :(
};


int main(){
    A a1 = f1(); // prints nothing, RVO
    A a2 = f2(); // prints "cc"; no RVO! Why?
    A a3 = f3(); // prints "mc" (no much gain in this case); still no RVO!
}

- alfC

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这种情况通常被称为NRVO。 - M.M

你能得到的最好结果是 return std::move(p.first);。 - M.M

Answer 1

RVO需要在调用者期望找到返回值的存储位置中实例化返回值。可能是由调用约定指定名称的寄存器，也可能是在堆栈上。

std::pair<A, int>本质上是：

struct foo {
    A first;
    int second;
};

现在，如果需要将返回值存储在一个大小为sizeof(A)的特定位置，但是该pair的大小比这个位置还要大，那么该pair就无法被存储在那里。如果调用者知道函数执行时返回值后面的sizeof(int)字节可以被修改，那么RVO仍然可以起作用。但是，语言可能不应该在这种情况下要求使用RVO，因为它可能无法在每种调用约定中实现。

- John Zwinck

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这些规则是否被标准所覆盖？它很有道理，但我只是好奇... - Daniel Langr

C++标准通常不涵盖实现细节，但它是以可实现的知识为基础编写的（通常使用现有实现作为证明）。你所希望的RVO可能无法在所有平台上实现。 - John Zwinck

可以理解。我想我可以添加一个情况细化，即返回的元素是类的第一个成员。这样它就可以在堆栈的开头了。 - alfC