返回一个 const std::string 真的比非 const 慢吗？答案

【问题标题】：is returning a const std::string really slower than non-const?返回一个 const std::string 真的比非 const 慢吗？
【发布时间】：2019-06-12 21:15:21
【问题描述】：

在另一个问题中，一位用户评论说返回 const std::string 会降低移动构造效率并且速度较慢。

是不是真的给这个方法赋值一串return：

const std::string toJson(const std::string &someText);

const std::string jsonString = toJson(someText);

... 确实比非常量版本慢：

std::string toJson(const std::string &str);

std::string jsonString = toJson(someText);

在这种情况下，移动构造效率是什么意思？

我以前从未听说过这种限制，也不记得在分析器中看到过这种限制。但我很好奇。

编辑：有一个建议的问题：What is move semantics?。虽然其中一些解释当然与效率有关，但它解释了什么移动语义的含义，但没有解决 为什么 返回 const 值会对性能产生负面影响。

【问题讨论】：

你质疑它失去了移动语义，还是质疑它更慢？还是两者兼而有之？
看看生成的代码看看。或者使用随机字符串运行几百万次并测量。
另外，是否返回 const 值并不重要。调用者将结果分配给重要的是什么。
返回 const 值是没有意义的。只需按值返回。
返回一个 const value（相对于引用）从不是有意义的。不要这样做。你的编译器甚至应该警告你。

标签： c++ c++11 c++14

【解决方案1】：

考虑以下函数：

std::string f();
std::string const g();

没有区别：

std::string s1 = f();
std::string s2 = g();

我们现在已经保证了复制省略，在这两种情况下，我们都直接构建到结果对象中。没有复制，没有移动。

但是，两者之间有很大的不同：

std::string s3, s4;
s3 = f(); // this is move assignment
s4 = g(); // this is copy assignment

g() 可能是一个右值，但它是一个 const 右值。它无法绑定到移动赋值运算符采用的string&& 参数，因此我们回退到copy 赋值运算符，其string const& 参数可以愉快地接受右值。

对于像 string 这样的类型，复制肯定比移动慢，其中移动是恒定时间，而复制是线性的，可能需要分配。

不要返回 const 值。

除此之外，对于非类类型：

int f();
int const g();

这两个其实是一样的，都返回int。您不能返回非类类型的 const prvalue 但您可以返回类类型的 const prvalue，这是语言的一个奇怪的怪癖。更容易假装你也不能做后者，因为你不应该这样做。

【讨论】：

另外，auto&& str = g() 与 = f() 不同。
@Nikos 复制省略不受 cv 资格差异的影响。
你确定吗？我无法想象一个编译器足够勇敢（C++ 17 之前）复制省略内部 const 但外部非const 的内容。

【解决方案2】：

不阅读规范或其他任何东西，如果我们只是从逻辑上考虑......

例如，假设你有

// Declare the function
std::string const my_function();

// Initialize a non-constant variable using the function
std::string my_string = my_function();

函数返回的值可以复制到一个临时对象，然后函数内部的值被破坏。然后将临时对象（即常量）复制到my_string 对象，然后将临时对象销毁。两个副本和两个破坏。听起来有点过分，你不觉得吗？特别是考虑到函数内的值和临时对象都将被破坏，因此它们实际上不需要保留其内容。

如果可以省略复制不是更好吗，也许两者都可以？然后可能发生的情况是函数内部的值被直接移动到my_string 对象中。任何东西的const 状态都无关紧要，因为被移动的对象接下来将被销毁。

后者是现代编译器所做的，即使函数被声明为返回 const 值，它们也会移动。即使函数内部的值或对象也是const。

【讨论】：

关于你的最后一段，你能分享更多的信息吗？听起来……很奇怪。

【解决方案3】：

这样的语句在初始化方面有一定的意义，

std::string getString();
const std::string getConstantString();

std::string str = getString(); // 1
const std::string str = getConstantString(); //2

1 和 2 两个初始化语句都属于复制初始化。现在它取决于return type 的cv-qualification（常量和易失性），有两种可能性，如果return type 是cv-unqualified 和move constructor 可用于类，那么对象将是move initialized，如语句1 , 如果 return type 是 cv-qualified 那么对象将是 copy initialized 就像在声明 2 中一样。
但是有一个称为copy-elision（忽略cv-qualification）的优化，由于copy-elision，对象直接构造到存储中，否则它们将被复制/移动到。

copy-elision有两种，NRVO, "named return value optimization"和RVO, "return value optimization"，但是从c++17返回值优化是强制性的，不再被认为是复制省略。
请参阅以下链接copy-elision 了解更多详情。

【讨论】：