为什么 std::move 会阻止 RVO（返回值优化）？

Question

在许多情况下，当从函数返回局部变量时，RVO（返回值优化）会起作用。但是，我认为显式使用 std::move 至少会在 RVO 不发生时强制移动，但仍然应用 RVO如果可能。然而，似乎并非如此。

#include "iostream"

class HeavyWeight
{
public:
    HeavyWeight()
    {
        std::cout << "ctor" << std::endl;
    }

    HeavyWeight(const HeavyWeight& other)
    {
        std::cout << "copy" << std::endl;
    }

    HeavyWeight(HeavyWeight&& other)
    {
        std::cout << "move" << std::endl;
    }
};

HeavyWeight MakeHeavy()
{
    HeavyWeight heavy;
    return heavy;
}

int main()
{
    auto heavy = MakeHeavy();
    return 0;
}

我用 VC++11 和 GCC 4.71 测试了这段代码，调试和发布 (-O2) 配置。复制 ctor 永远不会被调用。 move ctor 仅在调试配置中由 VC++11 调用。实际上，特别是这些编译器似乎一切都很好，但据我所知，RVO 是可选的。

但是，如果我明确使用move:

HeavyWeight MakeHeavy()
{
    HeavyWeight heavy;
    return std::move(heavy);
}

总是调用 move ctor。所以试图让它“安全”会让事情变得更糟。

我的问题是：

• 为什么std::move 会阻止 RVO？
• 什么时候最好“抱最好的希望”并依赖 RVO，什么时候应该明确使用std::move？或者，换句话说，如果不应用 RVO，我怎样才能让编译器优化完成它的工作并仍然强制移动？

Answer 1

标准（版本 N3690）第 12.8 节第 31 节中可以找到允许复制和移动省略的情况：

当满足某些条件时，允许实现省略类对象的复制/移动构造，即使为复制/移动操作选择的构造函数和/或对象的析构函数有副作用。在这种情况下，实现将省略的复制/移动操作的源和目标简单地视为引用同一对象的两种不同方式，并且该对象的销毁发生在两个对象本应被删除的较晚时间。没有优化就被破坏了。这种复制/移动操作的省略，称为复制省略，在以下情况下是允许的（可以组合起来消除多个副本）：

• 在具有类返回类型的函数中的 return 语句中，当表达式是具有相同 cv 非限定类型的非易失性自动对象（函数或 catch 子句参数除外）的名称时函数返回类型，直接在函数返回值中构造自动对象即可省略复制/移动操作

• [...]
• 当一个没有绑定到引用 (12.2) 的临时类对象将被复制/移动到具有相同 cv-unqualified 类型的类对象时，可以通过直接构造临时对象来省略复制/移动操作进入省略的复制/移动的目标
• [...]

（我省略的两种情况是指抛出和捕获异常对象的情况，我认为这对优化不太重要。）

因此，如果表达式是局部变量的名称，则只有在返回语句中才会出现复制省略。如果您写std::move(var)，则它不再是变量的名称。因此，如果它应该符合标准，编译器就不能忽略这个动作。

Stephan T. Lavavej 在Going Native 2013 (Alternative source) 谈到了这个问题，并在此处准确解释了您的情况以及为什么要避免使用std::move()。从 38:04 分钟开始观看。基本上，当返回返回类型的局部变量时，它通常被视为右值，因此默认启用移动。

Answer 2

如果不应用 RVO，我怎样才能让编译器优化完成它的工作并仍然强制移动？

像这样：

HeavyWeight MakeHeavy()
{
    HeavyWeight heavy;
    return heavy;
}

将返回转换为移动是强制性的。