Visual C＋＋ 2005中的命名返回值优化

多年来，Microsoft Visual C++编译器一直在努力寻求更新的技术与优化方式，以求最大可能地提高程序的性能。此文描述了Visual C++编译器在不同情况下，是怎样消除多余的复制构造函数和析构函数的。

　　 通常来说，当方法返回对象的一个实例时，会创建一个临时对象，并通过复制构造函数复制到目标对象中。在C++标准中，允许省略复制构造函数（哪怕会导致不同的程序行为），但这有一个副作用，就是编译器可能会把两个对象当成一个。Visual C++ 8.0（Visual C++ 2005）充分利用了C++标准的可伸缩性，加入了一些新的特性——命名返回值优化（NRVO）。NRVO消除了基于堆栈返回值的复制构造函数和析构函数，并去除了对多余复制构造函数和析构函数的调用，从而全面地提高了程序的性能。但要注意到，优化和未优化的代码，可能会有不同的程序行为表现。

　　而在某些情况下，NRVO不会进行优化（参见优化的局限性一节），以下是一些常见的情况：

　　·不同的路径返回不同的命名对象

　　·引入EH状态的多重返回路径（甚至所有的路径中返回相同的命名对象）

　　·由内联汇编语句引用的命名返回对象

　　NRVO优化概述

　　以下是一个简单的示例，演示了优化是怎样被实现的：

A MyMethod (B &var) { 　A retVal; 　retVal.member = var.value + bar(var); 　return retVal; }

　　使用上述函数的程序可能会有一个像如下所示的构造函数：

valA = MyMethod(valB);

　　由MyMethod返回的值会创建在内存空间中，并通过隐藏的参数指向ValA。以下是函数中带有隐藏参数，并清晰地写明构造和析构函数时样子：

A MyMethod (A &_hiddenArg, B &var) { 　A retVal; 　retVal.A::A(); // retVal的构造函数 　retVal.member = var.value + bar(var); 　_hiddenArg.A::A(retVal); // A的复制构造函数 　return; 　retVal.A::~A(); // retVal的析构函数 }

　　从以上代码中，很明显可看出有一些可以优化的地方。最基本的想法是消除基于堆栈的临时值（retVal），并使用隐藏参数，从而消除那些基于堆栈值的复制构造函数和析构函数。以下是NRVO优化过的代码：

A MyMethod(A &_hiddenArg, B &var) { 　_hiddenArg.A::A(); 　_hiddenArg.member = var.value + bar(var); 　Return }

　　示例代码

　　Sample1.cpp：比较简单的示例代码

#include <stdio.h> class RVO { 　public: 　　RVO(){printf("I am in constructor\n");} 　　RVO (const RVO& c_RVO) {printf ("I am in copy constructor\n");} 　　~RVO(){printf ("I am in destructor\n");} 　int mem_var; }; RVO MyMethod (int i) { 　RVO rvo; 　rvo.mem_var = i; 　return (rvo); } int main() { 　RVO rvo; 　rvo=MyMethod(5); }

　　打开或关闭NRVO编译sample1.cpp，将会产生不同的程序行为。

　　不带NRVO编译（cl /Od sample1.cpp），下面是输出内容：

I am in constructor 　　I am in constructor 　　I am in copy constructor 　　I am in destructor 　　I am in destructor 　　I am in destructor

　　用NRVO选项编译（cl /O2 sample1.cpp），以下是输出内容：

I am in constructor 　　I am in constructor 　　I am in destructor 　　I am in destructor

　　Sample2.cpp：较复杂一点的代码

#include <stdio.h> class A { 　public: 　　A() {printf ("A: I am in constructor\n");i = 1;} 　　~A() { printf ("A: I am in destructor\n"); i = 0;} 　　A(const A& a) {printf ("A: I am in copy constructor\n"); i = a.i;} 　　int i, x, w; }; class B { 　public: 　　A a; 　　B() { printf ("B: I am in constructor\n");} 　　~B() { printf ("B: I am in destructor\n");} 　　B(const B& b) { printf ("B: I am in copy constructor\n");} }; A MyMethod() { 　B* b = new B(); 　A a = b->a; 　delete b; 　return (a); } int main() { 　A a; 　a = MyMethod(); }

　　不带NRVO（cl /Od sample2.cpp）的输出如下：

A: I am in constructor A: I am in constructor B: I am in constructor A: I am in copy constructor B: I am in destructor A: I am in destructor A: I am in copy constructor A: I am in destructor A: I am in destructor A: I am in destructor

　　当打开NRVO优化时，输出如下：

A: I am in constructor A: I am in constructor B: I am in constructor A: I am in copy constructor B: I am in destructor A: I am in destructor A: I am in destructor A: I am in destructor