关于从函数返回大值和移动的困惑

Question

我正在观看来自 C++ And Beyond 2011 的 Scott Mayers、Herb Sutter 和 Andrei Alexandrescu 之间的一个老小组讨论。其中关于人们将获得哪些 c++11（当时的 c++0x）特性的问题错了，Andrei 提到人们假设从函数返回大值时移动语义不会涉及成本是错误的。这就是他所说的

我现在不会设计接口来按价值返回大的东西，因为 对于所有 r 值引用，有一个纯粹的原因 有很多情况会出现不必要的副本 创建的。这不应该被遗忘。

我不设计，也不容忍设计返回的界面 按价值计算的大事，因为有一天有人要从 它和分配将是低效的。

我认为不应该忘记退货的成本 r 值引用胜利的后果。

Herb 详细阐述了以下内容：

我同意你的观点，但它们是两种不同的情况，一种是你是 生成一个新的结果，你知道你将把它放在某个地方， 这就是您通过非 const 引用传入并输出的地方 参数，这就是 out 参数的用途。

在其他情况下，您有两个输入并且您将 做一些新的东西，它是按价值返回的，而不是相反 out 参数的东西，但它的返回值而不是做 今天容易出错的笨重解决方法，只是堆分配 返回一个指针，只是为了避免额外的副本。

这里发生了什么，我只是不明白这两个人的意思。 安德烈所说的“从它分配”的成本有什么区别？ Herb 的解释也在我脑海中浮现。谁能详细说明一下？

还请考虑以下代码：

vector<BigData> GetVector(int someIndex)
{
   vector<BigData> toFill;
   // some processing
   // filling the vector
   return toFill;
}

我认为移动语义将使上述代码等效于将空向量作为输出参数传递。不是这样吗？

这是video 的链接。以上几点是在41分钟左右的播放时间后得出的。

Answer 1

我无法读懂赫伯、安德烈或斯科特的心思。 （除此之外：这些人——都非常有才华——与阿波罗太空计划（他们视频中的背景）没有任何关系）。不过，我可以对右值引用/移动语义添加一些见解。

如果你有一个纯工厂函数，比如：

vector<BigData>
GetVector(int someIndex)
{
   vector<BigData> toFill;
   // some processing
   // filling the vector
   return toFill;
}

那么肯定按值返回。今天的每个编译器都将执行 RVO，这意味着从 GetVector 的移动/返回具有完全零成本。

话虽如此，但在一种情况下，这是一个糟糕的建议。对于std::string 和std::vector 等具有capacity() 概念的容器，或其他一些在不影响价值的情况下增加性能的资源，可能存在您不想无缘无故丢弃该资源的示例。

例如，考虑：

vector<BigData> data;
while (I_need_to)
{
    data = GetVector(someIndex);
    process(data);
}

在这个例子中，每次循环，GetVector 都在分配一个新的vector，这可能是一种浪费，因为vector 有一个容量可以在这样的循环中重复使用。考虑这个重写：

void
GetVector(int someIndex, vector<BigData>& toFill)
{
   toFill.clear();
   // some processing
   // filling the vector
   return toFill;
}
// ...
vector<BigData> data;
while (I_need_to)
{
    GetVector(someIndex, data);
    process(data);
}

在这次重写中，data 在每次循环中仍然获得一个新值。但不同之处在于前一个循环中的capacity() 被保存，并在当前循环中重复使用。如果此循环所需的data.size() 小于前一个循环的data.capacity()，则当前循环永远不需要重新分配。减少对堆的访问是提高效率的关键。事实上，减少对堆的访问是移动语义的全部意义所在。

我猜这就是视频中讨论的重点。

我要强调的是：如果工厂函数不打算在这样的循环中使用，或者工厂函数的返回类型不能利用以前的某些资源（如capacity()），那么使用 inOut 参数重写没有任何好处。