当分配给不同的类型时，返回值优化是否有效？

Question

考虑以下两个类：

class Base  
{  
  Base(const Base& other) {...} // relatively expensive operations here...
  Base(int i)             {...} // ...here,
  virtual ~Base()         {...} // ...and here
  ...
};

class Derived : public Base
{
  ...
  Derived(const Base& other)   :Base(other) {...} // some typechecking in here 
  virtual ~Derived() {}
  ...
};

这意味着 Base 可以通过 Derived 的第二个构造函数“向上转换”。 现在考虑以下代码：

Base getBase()  
{
   int id = ...
   return Base(id);
}
...
int main()
{
   Base    b = getBase();   // CASE 1
   Derived d1(b);           // "upcast"

   Derived d2 = getBase();  // CASE 2
   ...
}

我正在使用开启优化的 VS2008 (/Ox /Ob2 /Oi /Ot)。我检查了控制台输出上对构造函数和析构函数的调用：

在案例 1 中，返回值优化有效。有两个调用：

1. 基数（整数）
2. ~Base()

然而，当 main 中需要 Derived 对象时，这里没有什么可取胜的。 “向上转型”需要另一个构造函数/析构函数对。

在案例 2 中，返回值优化不起作用。这里创建和销毁了两个对象：

1. Base(int) //创建临时的
2. ~Base() //临时销毁
3. Base(const Base&) //通过 Derived(const Base&)
4. ~Base() //通过~Derived()

现在在我看来，我有三个相互矛盾的要求：

1. 我想避免创建临时对象的开销（因为对象创建和销毁在类 Base 中相当昂贵）
2. 在 main 中，我需要使用 Derived-object 而不是 Base-object。

显然，这里没有免费的午餐。但我可能错过了一些东西。所以我的问题是：有没有办法结合这些要求？或者有没有人有过类似的经历？

旁注：我知道这样一个事实，即“upcast” Derived(const Base& other) 在运行时可能会失败（这已被处理）。由于代码在语法级别上没问题，我猜这不是编译器避免 RVO 的原因。

Answer 1

这很糟糕。

Derived(const Base& other)   :Base(other) {...}

other 的静态类型可以属于派生类型。在这种情况下，它会被切片。在那个基类之上无论如何都会被复制。

RVO 是关于绕过复制构造函数并就地初始化返回的对象。如果您需要派生类型的对象，则必须先构造它。 RVO 无法为您构建它。

您可能需要考虑不同的方法，而不是 Derived(const Base& other)。这个怎么样：

class Base  
{
  ...
  // extract expensive parts of another instance
  virtual void initialise(Base& b);
  ...
};

class Derived : public Base
{
  ...
  Derived(); // cheap constructor
  void initialise(Base& b) { /* implementation goes here */  }
  ...
};

initialise(Base& b) 方法将从参数中提取昂贵的部分。它可能具有破坏性。 Base 将提供公共（或可能受保护的）接口来进行实际提取。

Answer 2

给Derived添加一个构造函数怎么样？

Derived(Base (*f)(void)) : Base(f()) { ... }

那么Derived d3 = getBase; 可能会为您提供所需的优化。可能不是很实用，因为我必须在Derived 中指定f 的空参数列表，这是非常有限的。但将其设为模板构造函数，您就可以使用用户编写的函子、boost:bind 的结果或可用的 C++0x lambda。

如果做不到这一点，请将getBase 的id = ... 部分提取到函数getId 中，并为Derived 提供一个采用int 的构造函数，该构造函数将id 传递给它的Base 子对象。毫无疑问，真正的代码比这更复杂，这可能会导致大量关于这个地方的参数。也许是一个轻量级的 BaseParameters 类，你可以用它来代替 Base 直到你真正需要完成缓慢的工作，然后将 that 转换为 Base、Derived 或另一个相关的类。