C++ 复制省略

代码示例

在C++中，若要在函数中传递一个占用较多空间的对象到函数体外，一般做法是在函数体外定义变量，并传递指针或引用到函数中，示例代码如下：

// demo.h
class Demo {
public:
    Demo() {std::cout << "Demo()" << std::endl;}
    Demo(const Demo& rhs) {std::cout << "Demo(const Demo& rhs)" << std::endl;}
    Demo& operator=(const Demo& rhs) {std::cout << "Demo& operator=(const Demo& rhs)" << std::endl;}
    Demo(Demo&& rhs) {std::cout << "Demo(Demo&& rhs)" << std::endl;}
    Demo& operator=(Demo&& rhs) {std::cout << "Demo& operator=(Demo&& rhs)" << std::endl;}
    ~Demo() {std::cout << "~Demo()" << std::endl;}
    
    void update();

private:
    int m_a = 10;
    std::vector<double> m_x = {1.2, 2.4};
};

#include "demo.h"

void func(Demo& demo)
{
    demo.update();
    // do other things to demo.
}

int main() 
{
    Demo demo;
    func(demo);
    
    // ...
    
    return 0;
}

上述方法无疑是正确的，且能保证性能，但是较为繁琐，而且存在一些潜在隐患；其实，在函数中直接返回一个对象更能反映上述代码的语义，同时更简洁优雅，示例代码如下：

#include "demo.h"

Demo func()
{
    Demo demo
        
    demo.update(a);
    // do other things to demo.
    
    return demo;
}

int main() 
{
    Demo demo = func();
    
    // ...
    
    return 0;
}

然而由于C++的值语义原因，在第二种方法中，当在函数中返回一个对象时，产生了多余的复制构造与析构操作，代价比较昂贵，所以要想性能优先，那么使用第一种方法更好；

但是，当我们将第二种方法的代码进行编译时，却意外地发现程序只进行了一次构造与析构，和第一种方法性能是一致的，终端输出如下：

// console : 
Demo()
~Demo()

上述令我们感到惊讶的现象背后就是：编译器的复制省略(copy-elison)/返回值优化(rvo/nrvo)技术，此技术已经是C++标准(C++17)的一部分，所以此代码的性能在任何主流编译器的默认选项中都能得到保证；

若想要关闭此功能，以观察编译器原始的表现，可在CMakeLists.txt中进行如下设置：

set(CMAKE_C_FLAGS   "-O0 -Wall -fno-elide-constructors")
set(CMAKE_CXX_FLAGS "-O0 -Wall -fno-elide-constructors")

重新编译后，终端输出如下：

// console : 
Demo()
Demo(Demo&& rhs)
~Demo()
Demo(Demo&& rhs)
~Demo()
~Demo()

上述结果符合我们预期，产生了两次额外移动构造与析构操作，第一次是函数返回一个对象到临时空间中，另一次是临时对象赋值给目标变量；

最佳实践

现代C++推荐我们在函数中直接返回一个对象，这可让代码更为简洁，而且其性能由C++标准保证，所以在编写新代码时，尽量使用现代C++推荐的方式；