C++核心机制-复制消除

这一块的内容主要设计：返回值优化，以及参数传递时候的优化。

避免写成return std::move(Myclass())的低质量代码。

0、测试代码

c 复制代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

using namespace std;
class LoudBot {
public:
    std::string _name;

    // 1. 普通构造
    LoudBot(std::string name) : _name(name) {
        std::cout << "  [Construct] " << _name << " @" << this << std::endl;
    }

    // 2. 拷贝构造
    LoudBot(const LoudBot& other) : _name(other._name) {
        std::cout << "  [Copy] from " << other._name << " @" << this << std::endl;
    }

    // 3. 移动构造
    LoudBot(LoudBot&& other) noexcept : _name(std::move(other._name)) {
        std::cout << "  [Move] from " << _name << " @" << this << std::endl;
    }

    // 4. 析构
    ~LoudBot() {
        std::cout << "  [Destruct] " << _name << " @" << this << std::endl;
    }
};

// 场景 A: URVO (Unnamed RVO) - 返回无名临时对象
LoudBot getUnnamed() {
    return LoudBot("UnnamedBot"); 
}

// 场景 B: NRVO (Named RVO) - 返回具名局部变量
LoudBot getNamed() {
    LoudBot b("NamedBot");
    
    return b;
}

// 场景 C: 反面教材 - 手动 move 局部变量 (阻止了 RVO)
LoudBot getMoved() {
    LoudBot b("MovedBot");
    return std::move(b); // 千万别这么干！
}

template<typename T>
void func_for_x(T param){
    cout<<"func_for_x"<<endl;
}

template<typename T>
void func_for_cx(const T param){
    cout<<"func_for_cx"<<endl;
}

template<typename T>
void func_for_rx(const T& param){
    cout<<"func_for_rx"<<endl;
}

void test1(){
    //测试形参传递优化
    cout<<"---1---"<<endl;
    func_for_x(LoudBot("WF"));
    cout<<"---2---"<<endl;
    func_for_cx(LoudBot("WF"));
    cout<<"---3---"<<endl;
    func_for_rx(LoudBot("WF"));

    LoudBot val("WF");

    cout<<"---4---"<<endl;
    func_for_x(val);
    cout<<"---5---"<<endl;
    func_for_cx(val);
    cout<<"---6---"<<endl;
    func_for_rx(val);
}

void test2(){
    // 测试返回值优化
    std::cout << "--- 1. Testing URVO (getUnnamed) ---" << std::endl;
    LoudBot bot1 = getUnnamed();

    std::cout << "\n--- 2. Testing NRVO (getNamed) ---" << std::endl;
    LoudBot bot2 = getNamed();

    std::cout << "\n--- 3. Testing Pessimizing Move (getMoved) ---" << std::endl;
    LoudBot bot3 = getMoved();
    
    std::cout << "\n--- End of Test2 ---" << std::endl;
    return;
}

int main(){
    test1();
    test2();
    return 0;
}

开启禁止优化：-fno-elide-constructors 会发现：

sql 复制代码

---1---
  [Construct] WF @0x7ffee7238d00
  [Move] from WF @0x7ffee7238d20
func_for_x
  [Destruct] WF @0x7ffee7238d20
  [Destruct]  @0x7ffee7238d00
---2---
  [Construct] WF @0x7ffee7238d00
  [Move] from WF @0x7ffee7238d20
func_for_cx
  [Destruct] WF @0x7ffee7238d20
  [Destruct]  @0x7ffee7238d00
---3---
  [Construct] WF @0x7ffee7238d20
func_for_rx
  [Destruct] WF @0x7ffee7238d20
  [Construct] WF @0x7ffee7238ce0
---4---
  [Copy] from WF @0x7ffee7238d20
func_for_x
  [Destruct] WF @0x7ffee7238d20
---5---
  [Copy] from WF @0x7ffee7238d20
func_for_cx
  [Destruct] WF @0x7ffee7238d20
---6---
func_for_rx
  [Destruct] WF @0x7ffee7238ce0

默认编译：会启动优化

ruby 复制代码

xvxing@xvxing:~/study/algorithm/CF$ g++ -std=c++14 test.cpp -o c14_default
xvxing@xvxing:~/study/algorithm/CF$ ./c14_default 
---1---
  [Construct] WF @0x7ffdfa1b95e0
func_for_x
  [Destruct] WF @0x7ffdfa1b95e0
---2---
  [Construct] WF @0x7ffdfa1b95e0
func_for_cx
  [Destruct] WF @0x7ffdfa1b95e0
---3---
  [Construct] WF @0x7ffdfa1b95e0
func_for_rx
  [Destruct] WF @0x7ffdfa1b95e0
  [Construct] WF @0x7ffdfa1b95c0
---4---
  [Copy] from WF @0x7ffdfa1b95e0
func_for_x
  [Destruct] WF @0x7ffdfa1b95e0
---5---
  [Copy] from WF @0x7ffdfa1b95e0
func_for_cx
  [Destruct] WF @0x7ffdfa1b95e0
---6---
func_for_rx
  [Destruct] WF @0x7ffdfa1b95c0

下面介绍的是核心操作返回值优化，相比较上面的传递形参，会多一个知识点：返回临时对象槽

1、返回值优化

核心总结

术语	全称	含义	C++17 前状态	C++17 后状态
URVO	Unnamed RVO	返回无名临时对象	编译器优化 (可被禁用)	语言特性 (强制执行，不可禁用)
NRVO	Named RVO	返回具名局部变量	编译器优化 (可被禁用)	编译器优化 (依然可被禁用)
GCE	Guaranteed Copy Elision	强制复制消除	不存在	标准强制规定 (针对纯右值)

知识点

1：参数传递中的临时对象

当你调用 func(BigObj()) 时，BigObj() 这个表达式直接在 func 的形参栈内存地址上进行构造。
这不涉及"先构造一个临时对象，再 Move 进形参"。
例外：除非该参数是按值传递且 ABI（二进制接口）强制要求通过寄存器传递小对象，否则在逻辑上就是一次直接构造。

2：返回值的演变

结论：C++17 彻底消灭了 Prvalue（纯右值）返回值的"临时槽"。
C++14 及以前：
- return BigObj(); 逻辑上是：构造临时对象 -> (可能 Move/Copy)到返回值槽->析构临时对象 -> (可能 Move/Copy)到接收端变量 -> 析构返回对象槽中的内容。
- 虽然编译器会进行优化（RVO），但这只是"优化"。如果使用了 -fno-elide-constructors，你会看到拷贝/移动构造函数的调用。
C++17 及以后：
- return BigObj(); 不再创建临时对象。BigObj() 被视为一个"初始化指令"，直接在接收端的内存地址（Result Slot）上执行构造。
- 关键点 ：这不再是优化，而是语法规则。即使加上 -fno-elide-constructors，也不会产生拷贝或移动。

3：无名临时对象 (URVO)

正解：return BigObj(); 是最高效的（C++17 下 0 Copy, 0 Move）。
反面教材 ：return std::move(BigObj()); 或 return std::move(temp);
- 原因：std::move 强制将一个表达式转为 xvalue（将亡值）。
- 后果：这破坏了"直接构造"的上下文。编译器被迫认为你要"移动"一个东西，因此它必须先创建一个临时对象，然后调用 Move Constructor。
- 代价：多一次移动构造 + 多一次析构。

4：具名对象 (NRVO) 的特殊性

C++17 对于无名临时对象，即使手动禁止拷贝擦除，也会强制在实际空间构造
对于 NRVO (LoudBot b; return b;)，C++17 并没有 将其升级为强制标准。可以通过-fno-elide-constructors禁止优化。

场景行为解析 (配合代码)

场景 A: `return LoudBot("Unnamed");` (URVO)

C++14 (默认) : 1次构造 (优化掉了拷贝)。
C++14 (关优化) : 1次构造 + 1次 Move + 1次 Destruct (临时对象)。
C++17 (无论开关) : 1次构造。 (直接在接收端构造)。

场景 B: `LoudBot b; return b;` (NRVO)

C++17 (默认) : 1次构造 (智能优化)。
C++17 (关优化) : 1次构造 + 1次 Move + 1次 Destruct (局部变量 b 死掉了)。
- 注：此处证明 NRVO 不是强制的。

场景 C: `LoudBot b; return std::move(b);` (反面教材)

行为 : 1次构造 + 1次 Move + 1次 Destruct。
评价 : 显式 move 此时不仅多余，而且是有害的。因为它阻断了编译器进行 NRVO 的可能性（NRVO 要求返回的是变量本身，而不是变量的引用/转换结果）。

实战注意

永远不要对返回值使用 std::move：
1. return std::move(local_var); -> 错 (破坏 NRVO)。
2. return local_var; -> 对 (编译器会自动尝试 NRVO，失败则自动隐式 Move)。
能用无名对象就用无名对象：
1. return LoudBot(args); 比 LoudBot b(args); return b; 更可靠，因为前者在 C++17 下有标准层面的零拷贝保证。
参数传递：
1. void func(LoudBot b) + func(LoudBot("name")) 是非常高效的 Sink (接收) 模式，C++17 下零开销。

C++核心机制-复制消除

0、测试代码

1、返回值优化

核心总结

知识点

1：参数传递中的临时对象

2：返回值的演变

3：无名临时对象 (URVO)

4：具名对象 (NRVO) 的特殊性

场景行为解析 (配合代码)

场景 A: return LoudBot("Unnamed"); (URVO)

场景 B: LoudBot b; return b; (NRVO)

场景 C: LoudBot b; return std::move(b); (反面教材)

实战注意

场景 A: `return LoudBot("Unnamed");` (URVO)

场景 B: `LoudBot b; return b;` (NRVO)

场景 C: `LoudBot b; return std::move(b);` (反面教材)