返回标准容器是否会产生容器内容的副本？答案

【问题标题】：Does returning a standard container incur a copy of the contents of the container?返回标准容器是否会产生容器内容的副本？
【发布时间】：2011-06-29 09:50:26
【问题描述】：

如果我有一个返回 STL 容器的函数，我是否会复制标准容器的全部内容？

例如这是：

void Foo( std::vector< std::string >* string_list );

比这更好：

std::vector< std::string > Foo();

容器里有什么重要吗？例如会返回一个这样的容器：

struct buzz {
    int a;
    char b;
    float c;
}

std::map< int, buzz > Foo();

比这更昂贵的操作：

std::map< int, int > Foo();

谢谢，保罗H

编辑： 这是 C++03。不幸的是，C++0x 解决方案是不可接受的。

编辑2： 我正在使用 Microsoft Visual Studio 2008 编译器。

【问题讨论】：

更重要的是，这有关系吗？不。将代码编写为 clean 和 straightforward，然后当你完成后，你可以使用分析器来查看慢速部分是什么。如果从函数返回会占用大量时间，那么为了提高性能，混淆代码才是值得的。

标签： c++ optimization stl containers standard-library

【解决方案1】：

C++03 可能会做（命名）返回值优化（google RVO 和 NRVO）。

如果该优化不适用，C++0x 将执行move semantics。

【讨论】：

【解决方案2】：

是的，它将涉及容器的副本，但不要使用void Foo( std::vector< std::string >* string_list );。请改用void foo( vector<string>& string_list);。

或者只是切换到 C++0x 并使用已经在库中实现移动优化的编译器。

【讨论】：

它可能不会产生副本。事实上，在大多数情况下不会。这真的取决于函数的内容。
为什么更喜欢引用语义？对于我打算在函数中修改的值，我一直很喜欢按指针传递的方法，这样用户在调用函数时就必须输入那个小&。就像表示他们理解我的功能会改变价值一样。
指针在语义上较弱，这将允许编译器忽略明确的代码错误。另一个大问题是通过指针传播 const（巨大的痛苦）。
@Paul：那么你的函数应该更好地命名。例如swap(x, y) 将修改x 和y，这并不令人困惑。

【解决方案3】：

我不是 100% 确定，但是没有（感谢评论员）：

#include <vector>
#include <iostream>

#define LOCAL_FUN

struct A {
    A() { std::cout << "default ctor" << std::endl; }
    A(const A &a) { std::cout << "copy ctor" << std::endl; }
};

#ifdef LOCAL_FUN
std::vector<A> *pVec = NULL;
#endif

std::vector<A> func()
{
    std::vector<A> vec;
#ifdef LOCAL_FUN
    pVec = &vec;
#endif
    vec.push_back(A());
    std::cout << "returning" << std::endl;
    return vec;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    std::vector<A> ret = func();
#ifdef LOCAL_FUN
    if (pVec) {
        std::cout << pVec->size();
    }
#endif
}

输出（带有 LOCAL_FUN）：

default ctor
copy ctor
returning
1

编辑：更多地使用代码让我对局部变量 (LOCAL_FUN) 产生了一些乐趣。所以一个不优化复制的非常糟糕的编译器实际上可以破坏这段代码......

【讨论】：

副本是在push_back制作的，返回时不是。实际上，您的代码显示在返回过程中 no 复制。
哦，该死的，我本来打算写“不”——需要睡觉。
请注意，尽管这是最可能的结果，但显示“copy ctor”两次（甚至三次）的输出也是正确的，并不意味着编译器损坏，只是错过了优化。跨度>
@ak 你可以用vec.emplace_back(); 代替vec.push_back(A()); 避免第一个（需要C++0x 支持）
@ak: std::vector<A> ret = func(); 可能涉及复制向量两次（因此复制了 A 的一个实例） - 一次从自动变量 vec 复制到临时变量，这是函数调用func()，另一个使用该临时函数初始化ret。这正是标准允许复制构造函数省略的两种情况，这并非巧合。

【解决方案4】：

首先编译器需要省略复制构造，如果不能，则移动，如果不能则复制。因此，如果您的编译器非常糟糕，则可能会产生额外副本的开销。详情请见this discussion。

【讨论】：

没有要求删除副本；仅允许编译可能在某些情况下删除副本。
不需要省略。甚至不需要实现首先“尝试”省略。
@James McNellis, @Fred Nurk -- 你可能错误地解析了我的回复。我不是说编译器需要省略，我只是让序列编译器在决定复制之前经过。
这是一个正确的措辞，不应该引起混淆：当您按值传递右值，或从函数按值返回任何内容时，编译器首先获得省略副本的选项。如果副本没有被省略，但所讨论的类型具有移动构造函数，则编译器需要使用移动构造函数。最后，如果没有移动构造函数，编译器会回退到使用复制构造函数。

【解决方案5】：

这取决于容器的复制构造函数。 C++ 具有按值传递的语义。因此，当您为函数 Foo() 返回向量时，它将使用值语义返回，即将调用复制构造函数来复制向量的值。在这种情况下，std::vector 的复制构造函数创建一个新容器并复制值。如果将指针传递给容器，如果尚未分配内存，则必须分配内存，因此指针指向实际容器而不是空值。从编程实践的角度来看，这不是一件好事，因为您将语义留给解释。更好的办法是传递对容器的引用，然后让函数用所需的元素填充容器。

【讨论】：

这不是真的。请参阅 Fred 的答案，了解您的答案为何错误。