大向量的返回值优化与 auto_ptr

Question

如果我使用 auto_ptr 作为填充大型向量的函数的返回值，这会使该函数成为源函数（它将创建一个内部 auto_ptr 并在返回非 const auto_ptr 时传递所有权）。但是，我不能将此函数与 STL 算法一起使用，因为为了访问数据，我需要取消对 auto_ptr 的引用。我猜一个很好的例子是一个大小为 N 的向量字段，每个向量有 100 个分量。如果 N 很大，该函数是否按值或按 ref 返回每个 100 个分量向量是不一样的。

另外，当我尝试这个非常基本的代码时：

class t
{
    public: 
         t() { std::cout << "ctor" << std::endl; }
         ~t() { std::cout << "dtor" << std::endl; }
};

t valueFun()
{
   return t();
}

std::auto_ptr<t> autoFun()
{
   return std::auto_ptr(new t());
}

autoFun 和 fun 调用都会产生输出

导演 管理员

所以我实际上看不到正在创建以传递给 return 语句的自动变量。这是否意味着为 valueFun 调用设置了返回值优化？在这种情况下 valueFun 是否会创建两个自动对象？

然后，我如何使用函数优化大量如此庞大的数据结构？

Answer 1

这有很多选择，动态分配可能不是最好的。

---

在我们深入讨论之前：这是一个瓶颈吗？

如果您没有分析并确保它是一个瓶颈，那么这个讨论可能完全没有意义......请记住，分析调试版本几乎没有用。

---

现在，在 C++03 中，有几种选择，从最可口到最少：

• 信任编译器：例如，即使在 gcc 中的调试版本中，未命名的变量也会使用 RVO。
• 使用“out”参数（通过引用传递）
• 在堆上分配并返回一个指针（智能与否）
• 检查编译器输出

就个人而言，除非分析器证明我错了，否则我会相信我的编译器。

在 C++11 中，移动语义帮助我们更加自信，因为每当有 return 语句时，如果 RVO 无法启动，则可以自动使用移动构造函数（如果可用）；并在vector 上移动构造函数非常便宜。

这样就变成了：

• 信任编译器：RVO 或移动语义
• 在堆上分配并返回unique_ptr

但实际上，第二点应该仅用于移动语义没有太大帮助的少数类：移动语义的成本通常与sizeof 的返回成正比，例如std::array<T,10> 的大小等于到10*sizeof(T)，所以它不是很好，可能会受益于堆分配+unique_ptr。

---

Tangent：你已经信任你的编译器了。你相信它会警告你错误，你相信它会警告你危险/可能不正确的结构，你相信它可以正确地将你的代码翻译成机器程序集，你相信它会应用有意义的优化来获得不错的加速.. . 不相信编译器在明显的情况下应用 RVO 就像不相信你的心脏外科医生拿着 10 美元的钞票：这是你最不用担心的。 ;)

Answer 2

我相当肯定编译器会为 valueFun 做返回值优化。编译器无法应用返回值优化的主要情况有：

• 返回参数
• 根据条件返回不同的对象

因此 auto_ptr 不是必需的，并且由于必须使用堆而会更慢。

如果您仍然担心移动如此大的向量的成本，您可能想考虑使用移动语义（C++11 的std::vector aCopy(std::move(otherVector))。这些几乎与 RVO 一样快，并且可以在任何地方都可以使用（在不能使用RVO时也保证用于返回值。）

我相信目前大多数现代编译器都支持移动语义（或技术上的右值引用）