是否可能确保复制省略？

Question

复制省略是一种巧妙的优化技术，在某些情况下，依靠复制省略实际上比手动传递引用更快。

因此，假设您已经确定了一个关键代码路径，您依赖于编译器对代码路径执行复制省略以实现最大性能。

但现在您依赖于编译器优化。

是否有任何（特定于编译器的）方法可以确保实际执行复制省略，并让编译器（或其他工具）生成警告/错误，如果无法执行复制省略？

（我想到了与Visual C++的__forceinline类似的远程功能，如果标记为这样的函数未被编译器内联，则会生成警告。）

- Martin Ba

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自从这个问题被提出并回答以来，C++17已经在GCC、Clang和MS VC++中发布并得到支持。你想根据这一点更新它吗？ - Phil Miller

@PhilMiller - 不确定在这种情况下问题如何显著改变。不过我已经为你的答案点赞了。有用的信息。 - Martin Ba

Answer 1

不行。

但你可以编写等效的代码，尽管它完全无法阅读：

BigObj f()
{
    BigObj x(g());
    x.someMethod();
    return x;
}

//...
BigObj z = f();
//...

被翻译（通过复制省略）为：

void f(BigObj* obj)
{
    new(obj) BigObj(g());
    obj->someMethod();
}

//...
char z[sizeof(BigObj)];
f((BigObj*)&z[0]);
//...
((BigObj*)&z[0])->~BigObj();

但是，认真地编写代码，使得编译器可以省略复制。也就是说，只返回一个对象而不进行分支：

BigObj f()
{
    BigObj x, y;
    // use x and y
    if(condition)
        return x;
    else
        return y;
    // cannot be elided
}


BigObj f()
{
    if(condition)
    {
        BigObj x;
        return x;
    }
    else
    {
        BigObj y;
        return y;
    }
    // can be elided
}

- Yakov Galka

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@MSalters提到了一种巧妙的技术，可以允许返回不同的对象并仍然获得复制省略：如果条件为真，只需交换两者并始终返回第一个。 - Xeo

@Xeo：请注意，swap 只是一个特例。通常情况下，您可以通过在顶部添加 T return_value，将具有多个返回值的函数转换为单个返回值，将每个返回语句更改为对 return_value 的赋值，并最终返回 return_value。通常，这种模式可以进一步优化，例如通过使用合理的值初始化 return_value。 - MSalters

Answer 2

除了在复制构造函数中放置assert(false);外，没有其他方法。

否则，请使用您喜欢的分析器来测量应用程序的有趣部分是否足够快。

- Bo Persson

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嗯...在复制操作符中使用assert(false)的想法似乎不错。对于std容器和类似的东西，也许可以编写一个代理/包装对象，在其复制操作符中加入assert。 - Martin Ba

复制[赋值]运算符不会影响按值传递。 - Mark B

@Mark：你说得对。断言应该放在复制构造函数中（因为这是我们想要确保不被调用的唯一函数）。 - Martin Ba

您是否考虑根据C++17中采用的P0135更新或删除此答案？ - Phil Miller

Answer 3

在C++1z中（预计于2017年发布），某些情况将需要保证复制省略：

http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2015/p0135r0.html

根据cppreference.com编译器特性支持维基，GCC 7+和Clang 4+可以保证这一点。

幸运的是，优化方面不需要启用更新的语言支持，因为它是纯粹的优化（遵循旧的语言标准允许）。

此外，当应用优化时，如果允许复制构造函数不可用，则可能需要在编译期间启用更新的语言标准，或者使用一个松散或扩展模式，不要求严格的符合性（例如，可能是GCC的 -fpermissive ）。

- Phil Miller

Answer 4

有没有（显然是编译器特定的）方法可以确保实际执行复制省略，并且如果无法执行复制省略，则让编译器（或其他工具）生成警告/错误信息？

gcc（未发布的v14版）自带-Wnrvo选项。

"在[class.copy.elision]允许的情况下，如果编译器没有将局部变量的复制省略到函数的返回值中，则发出警告。这种省略通常称为命名返回值优化。"

可在https://godbolt.org/上获取gcc（trunk）版本。

- thatsafunnyname