如何返回本地对象的成员答案

【问题标题】：How to return a member of a local object如何返回本地对象的成员
【发布时间】：2015-10-09 05:01:06
【问题描述】：

考虑以下代码：

struct Foo
{
    Foo() { cout << "Foo()\n"; }
    ~Foo() { cout << "~Foo()\n"; }
    Foo(Foo&) { cout << "Foo(Foo&)\n"; }
    Foo(Foo&&) { cout << "Foo(Foo&&)\n"; }

    int d;
};

struct Bar
{
    Foo bigData;
    void workOnBigData() { /*...*/ }
}

Foo getBigData()
{
    Bar b;
    b.workOnBigData();
    return b.bigData;
}

就复制省略/移动语义而言，实现getBigData() 的最佳方式是什么？在这个实现中，编译器似乎不允许移动bigData。我测试了以下功能：

Foo f()
{
    Foo foo;
    return foo;  // RVO
}

Foo g()
{
    Bar b;
    return b.bigData;  // Copy
}

Foo h()
{
    Bar b;
    auto r = move(b.bigData);
    return r;  // Move
}

您能解释一下这些实现的结果，并展示返回本地对象成员的最有效方法吗？

【问题讨论】：

对于命名返回值优化，调用者必须在调用函数之前保留一些堆栈空间。然后，该内存将用于构造被调用者的本地对象，返回语句变为无操作。因此，NRVO 不能应用于子对象，只能应用于完整对象（它有额外的限制）。
Automatic move on return 是一种优化，它改变了程序的可观察行为。它是保守地引入的，即仅适用于允许应用 NRVO 的情况（但编译器不能）和其他一些极端情况。如果没有介绍，那么人们可能经常写return std::move(x);，即使x可以通过NRVO返回；但是move(x) 阻止了 NRVO，所以这将是一种悲观（对于仅移动类型，return x 还必须检查移动 ctor，如果应应用 NRVO）。
@dyp 这是否意味着，当 NRVO 无法应用时，return std::move(x) 应用于强制执行返回移动（在这些情况下无法自动完成）？
哦，由于CWG 1579，C++11 中的“极端情况”在 C++14 中得到了放松。 -- “当 NRVO 不能应用时” 取决于你所说的“不能应用”。如果它可能不会被应用，那么你应该move。如果它可能被应用，请不要move。但我猜 C++14 规则更容易：move 除非你的 return 语句是 return name; 其中name 是本地（非静态）变量或函数参数。

标签： c++ c++11 move-semantics rvo

【解决方案1】：

有很多方法可以避免额外的副本，最接近您的代码的一种方法是恕我直言：

Foo getBigData()
{
    Foo ret; // do a cheap initialization
    Bar b;
    b.workOnBigData();

    std::swap(ret, b.bigData); // 'steal' the member here

    return ret; // NRVO can apply
}

同样可以通过move构造返回对象来实现

Foo getBigData()
{
    Bar b;
    b.workOnBigData();     
    Foo ret(std::move(b.bigData)); // these two lines are equivalent to
    return ret;                    // return std::move(b.bigData); 
}

【讨论】：

【解决方案2】：

我认为这个问题的答案Why isn't the copy constructor elided here? 对回答您的问题非常有用。您的示例中未使用复制省略

Foo getBigData()
{
    Bar b;
    b.workOnBigData();
    return b.bigData;
}

由于此要求未完成（http://en.cppreference.com/w/cpp/language/copy_elision）：

return 语句的表达式是非易失对象的名称具有自动存储期限... 并且具有相同的类型（忽略顶级 cv-qualification）函数的返回类型，则省略复制/移动

在您的示例中，Bar 是一个具有自动存储持续时间的变量，但您返回 Foo。如果您更改 Bar 类，编译器将开始使用复制省略：

#include <iostream>
#include <typeinfo>

using namespace std;

struct Foo
{
  Foo() { cout << "Foo()\n"; }
  ~Foo() { cout << "~Foo()\n"; }
  Foo(const Foo&) { cout << "Foo(Foo&)\n"; }
  Foo(Foo&&) { cout << "Foo(Foo&&)\n"; }

  int d;
};

struct Bar
{
  Foo bigData;
  void workOnBigData() { /*...*/ }
};

struct Bar2
{
  void workOnBigData(Foo&) { /*...*/ }
};

Foo getBigData()
{
    Bar b;
    b.workOnBigData();
    return b.bigData;
}

Foo getBigData2()
{
    Foo f;
    Bar2 b;
    b.workOnBigData(f);
    return f;
}

int main()
{
  {
    Foo f = getBigData();
  }
 cout << "---" << endl;

  {
    Foo f = getBigData2();
  }
}

#include <iostream>
#include <typeinfo>

using namespace std;

struct Foo
{
  Foo() { cout << "Foo()\n"; }
  ~Foo() { cout << "~Foo()\n"; }
  Foo(const Foo&) { cout << "Foo(Foo&)\n"; }
  Foo(Foo&&) { cout << "Foo(Foo&&)\n"; }

  int d;
};

struct Bar
{
  Foo bigData;
  void workOnBigData() { /*...*/ }
};

struct Bar2
{
  void workOnBigData(Foo&) { /*...*/ }
};

Foo getBigData()
{
    Bar b;
    b.workOnBigData();
    return b.bigData;
}

Foo getBigData2()
{
    Foo f;
    Bar2 b;
    b.workOnBigData(f);
    return f;
}

int main()
{
  {
    Foo f = getBigData();
  }
 cout << "---" << endl;

  {
    Foo f = getBigData2();
  }
}

这是它的输出：

$ ./a.out     
Foo()
Foo(Foo&)
~Foo()
~Foo()
---
Foo()
~Foo()

【讨论】：