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关于NRV优化

    在C++中,函数返回整数或指针是通过eax寄存器进行传递的,理解起来比较简单。

    但是返回对象或结构体一直是令人感到困惑的问题。今天我整理了一下,将整个返回过程写下来,以作备用。

 

    还是先通过一个例子来理解这个问题:

首先,定义一个类Vector:

 

class Vector
{
public:
    int x,y;
};

 

然后定义函数add()对Vector对象进行操作:

Vector add(Vector& a, Vector & b)
{
    Vector v;
    v.x = a.x + b.x;
    v.y = a.y + b.y;
    return v;
}

 

现在的问题是:

如果调用如下语句:

Vector a, b;
Vector c = add(a, b);

请问从a, b传入函数开始,一共创建了多少个对象?

 

在通常情况下我们会做出如下分析:

1. 在add()函数中创建对象v。

2. 函数返回,创建一个临时变量__temp0,并将v的值拷贝到__temp0中。

3. 最后创建对象c,通过操作符=,将__temp0中的对象拷贝到c中。



 

但其实,我们会在后面看到,整个过程就只创建了1个对象:c。

 

为了更清晰的分析整个调用过程,我们为Vector加上默认构造函数和拷贝构造函数,并增加一个静态变量count用于统计构造函数调用次数:

class Vector
{
public:
    static int count;

    static void init()
    {
        count = 0;
    }

    int x,y;

    Vector()
    {
        x = 0;
        y = 0;
        
        // For analysis.
        count ++;
        printf("Default Constructor was called.[0x%08x]\n", this);
    }

    Vector(const Vector & ref)
    {
        x = ref.x;
        y = ref.y;

        // For analysis.
        count ++;
        printf("Copy Constructor was called.[copy from 0x%08x to 0x%08x].\n", &ref, this);
    }

};

int Vector::count = 0;

 

然后在main()函数中写上调用代码:

    Vector a, b;
    Vector::init();
    printf("\n-- Test add() --\n");
    Vector c = add(a, b);
    printf("---- Constructors were called %d times. ----\n\n\n", Vector::count);

 

使用cl编译。

(注:Microsoft (R) 32-bit C/C++ Optimizing Compiler Version 16.00.40219.01 for 80x86, Microsoft (R) Incremental Linker Version 10.00.40219.01)

完成后,运行程序,得到如下结果:

-- Test add() --
Default Constructor was called.[0x0012fef8]
Copy Constructor was called.[copy from 0x0012fef8 to 0x0012ff60].
---- Constructors were called 2 times. ----

 

由此可知,在没有优化的情况下,整个调用过程共创建了两个对象:

即:c和__temp0.

 

整个调用过程伪代码如下:

首先add()函数被编译器看做:

void add(Vector& __result, Vector& a, Vector & b)
{
    __result.x = a.x + b.x;
    __result.y = a.y + b.y;
    return;
}

而调用代码同时被修改为:

    Vector a, b;
    Vector::init();
    printf("\n-- Test add() --\n");
    Vector __temp0;        // 构造函数.
    add(__temp0, a, b);
    Vector c(__temp0);    // 拷贝构造函数.
    printf("---- Constructors were called %d times. ----\n\n\n", Vector::count);

 



 

现在就可以理解输出结果了吧。

这里要强调一点,看到”=”并不等于调用了Operator=()的代码,以下三种情况其实是等效的,都只调用了拷贝构造函数:

Vector b(a);
Vector b = a;
Vector b = Vector(a);

 

最精彩的部分在于,如果你用

cl /Ox

 

编译代码,使优化达到最大,再次运行,得到如下结果:

-- Test add() --
Default Constructor was called.[0x0012ff74]
---- Constructors were called 1 times. ----

 

这次,只调用了默认构造函数。这样的修改被称作Named Return Value(NRV) Optimization。

什么是NRV优化呢,顾名思义,就是保存返回值的变量不再使用没名没姓的__temp0这样的东西了,而是直接把c作为返回变量,因此应该将NRV翻译为“有名字的返回变量”吧,侯捷翻译的《深入探索C++对象模型》居然把它称为“具名数值”,真是不知所云。

言归正传,NVR优化的伪代码如下:

    Vector c;
    add(c, a, b);

NVR优化的最大好处就是不会再去调用那次多余拷贝构造函数了(把__temp0拷贝到c),因此《深入探索C++对象模型》67页最下面才会说第一版没有拷贝构造函数,所以不能进行优化。其实是指优化的意义不大,或者说没有什么可优化的。



但是这样带来的坏处是,如果你在拷贝构造函数里面放上与拷贝无关的代码,比如我放入的printf和count++,那么这些东西就不会被调用了,产生优化前后代码不一致问题。所以大家要在此注意一下。
http://www.linuxso.com/linuxbiancheng/5726.html

posted on 2012-03-28 17:30 大龙 阅读(415) 评论(0)  编辑 收藏 引用


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