C ++返回值優化

Question

這段代碼：

#include <vector>

std::vector<float> getstdvec() {
    std::vector<float> v(4);

    v[0] = 1;
    v[1] = 2;
    v[2] = 3;
    v[3] = 4;

    return v;
}

int main() {
    std::vector<float> v(4);

    for (int i = 0; i != 1000; ++i)
    {
        v = getstdvec();
    }
}

我在這里的錯誤理解是函數getstdvec不應該實際分配它返回的向量。 當我在valgrind / callgrind中運行它時，我看到有1001個調用malloc; 1表示main中的初始向量聲明，1000表示每次循環迭代。

是什么賦予了？ 如何從這樣的函數返回向量（或任何其他對象）而不必每次都分配它？

編輯：我知道我可以通過引用傳遞向量。 我的印象是，有可能（甚至更可取）編寫這樣的函數，它返回一個對象而不會產生不必要的分配。

Answer 1

當您調用函數時，對於像std::vector<T>這樣的返回類型，編譯器會為返回的對象提供內存。 被調用的函數負責構造它在該內存槽中返回的實例。

現在，RVO / NRVO允許編譯器省略創建本地臨時對象，從中復制構造內存槽中的返回值，破壞臨時對象並最終返回調用者。 相反，被調用的函數只是直接在返回槽的內存中構造本地對象，而在函數的末尾，它只返回。

從調用者的角度來看，這是透明的：它為返回的值提供內存，當返回的函數返回時，有一個有效的實例。 調用者現在可以使用此對象，並負責調用析構函數並在以后釋放內存。

這意味着RVO / NRVO僅在您調用函數來構造新實例時工作，而不是在您分配它時。 以下是可以應用RVO / NRVO的示例：

std::vector<float> v = getstdvec();

但是原始代碼使用循環，並且在每次迭代中，需要構造getstdvec()的結果，並將此臨時值分配給v 。 RVO / NRVO無法將其刪除。

Answer 2

您可以通過引用傳遞它... copy elision使它成為v = getstdvect（）將v（在您的主中）直接分配給v（在您的getstdvec（）中）並跳過通常與按值返回相關聯的副本，但是它不會跳過你函數中的v（4）。 為此，您需要通過引用獲取向量：

#include <vector>
void getstdvec(std::vector<float>& v){
  v.resize(4);//will only realocate if v is wrong size
  v[0] = 1; v[1] = 2; v[2] = 3; v[3] = 4;
  return v;
}
int main() {
  std::vector<float> v(4);
  for (int i=0; i!=1000;++i)
    getstdvec(v);
}

Answer 3

你在循環中進行復制賦值，而不是復制構造。 RVO優化僅適用於從返回值構造變量，而不是分配給它們。

我無法弄清楚你在這里要解決的真正問題。 通過更多細節，可以提供解決潛在問題的良好答案。

就目前而言，要以這種方式從函數返回，您需要創建一個臨時向量，以便在每次調用函數時返回。

Answer 4

最簡單的答案是將已創建的矢量對象傳遞給函數。

std::vector<float> getstdvec(std::vector<float> &myvec){

在這種情況下，你真的不必返回它

void getstdvec(std::vector<float> &myvec){

Answer 5

如何從這樣的函數返回向量（或任何其他對象）而不必每次都分配它？

在你的方式中，你聲明一個大小為4的本地向量，所以每次調用該函數時，它將分配內存。 如果您意味着始終在同一向量上進行修改，則可以考慮通過引用傳遞向量。

例如：

void getstdvec(std::vector<float>& vec)
{                                //^^
    //do something with vec
}

在main ，您聲明向量並按照您的操作分配空間。 您現在執行以下操作：

for (int i=0; i!=1000;++i)
{        //^^^minor: Don't use magic number in the code like this, 
         //define a const instead
    getstdvec(vec);
}

Answer 6

而不是使用返回值，您可以使用參考：

void getstdvec(std::vector<float> &v)

這可以避免臨時對象的復制