我们应该为函数的返回值使用临时变量吗？

Question

我想了想：这两种做法是否存在性能差异：

1. 将函数的返回值存储在临时变量中 将该变量作为参数提供给另一个函数。
2. 将该函数放入另一个函数中。

规格

假设所有类和函数都正确编写。

案例 1。

ClassA a = function1();
ClassB b = function2(a);
function3(b);

案例 2。

function3(function2(function1()));

我知道只运行一次没有太大区别，但假设我们可以在一个循环中运行很多次，我创建了一些测试。

测试

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <math.h>
using namespace std;

int main()
{
   clock_t start = clock();
   clock_t ends = clock();

   // Case 1.
   start = clock();
   for (int i=0; i<10000000; i++)
   {
      double a = cos(1);
      double b = pow(a, 2);
      sqrt(b);
   }
   ends = clock();
   cout << (double) (ends - start) / CLOCKS_PER_SEC << endl;

   // Case 2.
   start = clock();
   for (int i=0; i<10000000; i++)
      sqrt(pow(cos(1),2));
   ends = clock();
   cout << (double) (ends - start) / CLOCKS_PER_SEC << endl;
   return 0;
}

结果

• 案例 1 = 6.375
• 案例 2 = 0.031

为什么第一个慢得多，如果第二个更快，为什么我们不总是那样写代码？反正第二个练习有名字吗？
我还想知道如果我在第一种情况下在 for 循环之外创建变量会发生什么，但结果是一样的。为什么？

Answer 1

如果您希望计算紧缩并且您的数字变得更加一致，请打破一次性优化。确保获得正确值的代码实际运行而不是完全丢弃，我已将 both 测试中的结果分配给 volatile 本地（这不是 volatile 的正确用法，但确实仅确保价值创造的体面工作是显着的增量）。

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cmath>
using namespace std;

int main()
{
    clock_t start;
    volatile double val;

    for (int j=1;j<=10;j++)
    {
        // Case 1.
        start = clock();
        for (int i=0; i<2000000; i++)
        {
            double a = cos(1);
            double b = pow(a, 2);
            val = sqrt(b);
        }
        cout << j << ':' << (double) (clock() - start) / CLOCKS_PER_SEC << endl;

        // Case 2.
        start = clock();
        for (int i=0; i<2000000; i++)
            val = sqrt(pow(cos(1),2));
        cout << j << ':' << (double) (clock() - start) / CLOCKS_PER_SEC << endl << endl;
    }
    return 0;
}

在我的 Macbook Air 上生成以下发布编译的输出（无论如何都不是速度恶魔）：

1:0.001465
1:0.001305

2:0.001292
2:0.001424

3:0.001297
3:0.001351

4:0.001366
4:0.001342

5:0.001196
5:0.001376

6:0.001341
6:0.001303

7:0.001396
7:0.001422

8:0.001429
8:0.001427

9:0.001408
9:0.001398

10:0.001317
10:0.001353

Answer 2

对上述两个循环进行适当且合法的全面优化是“甚至不执行循环”。您可能很容易看到这样一种情况：在第一种情况下使用未初始化的变量会混淆编译器，或者您使用变量可能会混淆它，或者您的优化级别可能会强制命名变量实际存在。

现在，在 C++11 中两者之间存在临时变量隐式移动的差异，但您可以使用 std::move 解决此问题。 （我不确定，但最后一次使用超出范围的局部变量可能有资格进行隐式移动）。对于double，这没有区别，但对于更复杂的类型，则可以。