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2021-03-18 11:03:07
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GCC编译器下NRV优化
2022-04-10 21:40:27关于NRV优化的相关测试以及思考阅读侯捷老师翻译的深度探索C++对象模型时所进行的相关测试以及自己的理解
一、浅讲NRV优化
NRV,即Named Result Value,指的是编译器对于我们所写代码的一种优化,如:
B pplus() { B f; return f; }
我们知道在一些没有NRV优化的编译器中,对于上述的代码在执行时,离开函数作用域时,会调用函数作用域内f的析构函数,也就是说我们在主函数内假定有代码B d=pplus();此时主函数结束时,总共会有两次B的析构函数(假定主函数中B的对象只有d)。而NRV优化会帮助我们在编译器层面上进行优化。下面是主要的测试内容以及分析(均在GCC环境下)
二、测试代码
#include<iostream> using namespace std; class A { public: int x; int y; public: A(int x,int y):x(x),y(y){cout<<"direct construct"<<endl;} A(const A&a){this->x=a.x;this->y=a.y;cout<<"copy construct"<<endl;} ~A(){cout<<"delete"<<endl;} }; A pplus() { A f(1,1); return f; } int main() { A aa=pplus(); return 0; }
三、运行结果
四、结果分析以及解释
NRV优化对于上述代码中,所执行的操作相当于
void pplus(A& _result) { // 调用__result相应的构造函数 __result.A::A(1,1); // 处理__result return; }
调用时,相当于执行:
A aa;//注意此处只是一个伪代码,并不调用真正的构造函数。 pplus(aa);
五、相关思考
在书中我了解到NRV优化必须要有拷贝构造函数的存在(不管是隐式还是显示),因此下面进行相关试验。
当把拷贝构造函数直接删去时,运行结果并没有发生变化。因此我们 可以知道隐式的拷贝构造函数(不管是bitwise copy还是合成的copy constructor)依然会触发NRV优化。
当把拷贝构造函数置为删除时,即:A(const A&a)=delete;
此时,会报错:
也就是说触发NRV优化的关键是要有拷贝构造函数,不管是显示定义,还是隐式的,但是不能定义为删除的。六、没有NRV优化时的情况
以vs自带的编译器为例,我们运行一开始的代码,会得到如下结果:
可以看到和GCC的编译器是有差别的,此时显然是没有NRV优化的,后来了解到一般编译器在执行形如下面的代码时,会进行一些相应的转化。B pplus() { B f; return f; }
此时编译器会做出相应的转化:
void B pplus(B& _result) { B f;//预留f的内存空间,此时不会执行构造函数 f.B::B();//调用默认构造函数 _result.B(f); return; }
函数调用时(B b=pplus();),编译器会做如下处理:
B b;// 这里只是预留内存,并未调用初始化函数 pplus(b);
所以结合上述的理论,我们可以看到调用了构造函数,拷贝构造函数,2次析构函数。那么我们也可以得到在该种编译器中,拷贝构造函数也是不可或缺的(不管是显式的,还是隐式的),将拷贝构造函数定义为删除的,会引发程序的报错
总结
从上述的分析中,我们可以看到对于以下:
B pplus() { B f; return f; }
这种返回对象的函数来说,拷贝构造函数(无论是显式的还是隐式的)是不可或缺的,不可以把拷贝构造函数定义为删除的。
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C++进阶系列:拷贝构造函数与NRV优化
2018-05-16 20:43:19NRV优化和拷贝构造函数是有关系的,只有定义了拷贝构造函数才会开启NRV优化,但现代编译器NRV优化的开启一般都与拷贝构造函数没有关系, 早期的 cfront需要一个开关来决定是否应该对代码实行...《深度探索C++对象模型》第二章67页有:
这个程序的第一个版本不能实施NRV优化,因为test class 缺少一个copy constructor.
也就是缺少拷贝构造函数所以不能NRV优化。NRV优化和拷贝构造函数是有关系的,只有定义了拷贝构造函数才会开启NRV优化,但现代编译器NRV优化的开启一般都与拷贝构造函数没有关系,
早期的 cfront需要一个开关来决定是否应该对代码实行NRV优化,这就是是否有客户(程序员)显式提供的拷贝构造函数:如果客户没有显式地提供拷贝构造函数,那么cfront认为客户对默认的逐位拷贝语义很满意,由于逐位拷贝本身就是很高效的,所有没必要再对其实施NRV优化;但如果客户显式提供了拷贝构造函数,这说明客户由于某些原因(例如需要深拷贝等)摆脱了高效的逐位拷贝语义,其拷贝动作开销将增大,所以将应对其实施NRV 优化,其结果就是去掉并不必要的拷贝函数调用。
NRV优化会导致原本预想中的调用“拷贝构造函数”变成调用别的“构造函数”,
一旦这个时候,拷贝构造函数和别的构造函数提供的功能不同,就可能会出问题。参考:
https://www.cnblogs.com/cyttina/archive/2012/11/26/2790076.html
https://book.douban.com/annotation/19292671/ -
nrv优化
2014-06-30 14:17:30原文地址 ... 大纲: ... 函数返回局部对象的拷贝的一般实现方式。... NRV优化触发的疑问。 一、函数返回局部对象的拷贝的一般实现方式 比如有这么一段函数定义: [cpp] view p原文地址
http://blog.csdn.net/zha_1525515/article/details/7170059
大纲:
- 函数返回局部对象的拷贝的一般实现方式。
- NRV(Named Return Value)优化。
- NRV优化触发的疑问。
一、函数返回局部对象的拷贝的一般实现方式
比如有这么一段函数定义:
- class X;
- X bar()
- {
- X x1;
- // 处理 x1..
- return x1;
- }
在学习C++语法时,我们知道了。针对”Xbar()”这样的函数,是返回class X的一个对象的拷贝。其返回值是一个对象,比如叫做x2。在执行return时,x2通过调用拷贝构造函数,拷贝对象x1来实现其初始化。也就是说,这里会存在两个对象x1、x2。那么这种返回对象的拷贝,是怎么实现的呢?一般来说,C++编译器会将上段代码中bar的实现转换成如下的代码。
- // 函数实现
- void bar(X& __result) // 加上一个额外参数
- {
- // 预留x1的内存空间
- X x1;
- // 编译器产生的默认构造函数的调用,
- x1.X::X();
- // 处理 x1..
- // 编译器产生的拷贝操作
- __result.X::X(x1);
- return;
- }
- // 函数调用
- X x2; // 这里只是预留内存,并未调用初始化函数
- bar(x2);
1、函数添加一个额外参数,为返回对象的引用;
2、函数调用前,先申请欲返回对象x2的内存空间;
3、将对象x2的引用传入函数中,并在函数返回前,调用x2的拷贝构造函数。
通过上述实现方式
- X x2 = bar();
- X x2;
- bar(x2);
二、NRV(Named Return Value)优化
上面的实现中,存在着x1、x2两个对象,而x1的生命周期转瞬即逝。而且对于bar()的调用者来说,根本就没有x1这个对象,调用者想要的只有x2。这样的实现能不能够将其优化变得更快呢。编译器有一种优化方式,直接将x2替代x1。编译器转换后的伪代码如下。
- void bar(X& __result)
- {
- // 调用__result的默认构造函数
- __result.X::X();
- // 处理__result
- return;
- }
从代码看出,这里只有一个对象,也就是传入的x2。NRV优化后的实现,比原来的实现省去了如下操作:
1) 在堆栈中预留x1的内存;
2) 调用X的默认构造函数,构造x1
3) 调用X的拷贝构造函数,构造x2
4) 调用x1的析构函数
5) 堆栈中回收x1的内存
但是多了一个操作,就是调用X的默认构造函数,构造x2。 对于函数的调用者(只关心x2不关心x1)来说,只有一个区别,就是x2的构造方式由调用拷贝构造函数,转变成了调用默认构造函数。
三、NRV优化触发的疑问
上面的内容在《深度探索C++对象模型》中都有详细的讲解。此外书中还提到了程序员必须给class X定义拷贝构造函数才能触发NRV优化,不然还是按照最初的较慢的方式执行。可是为什么一定要定义拷贝构造函数才能触发NRV优化呢。在网上找了半天一直没有确定的答案。于是我做了如下实验。有如下代码:
- class CTest
- {
- public:
- CTest()
- {
- cout << "CTest()" << this << endl;
- }
- CTest(const CTest& rcTest)
- {
- cout << "CTest(CTest)" << this << endl;
- }
- ~CTest()
- {
- cout << "~CTest()" << this << endl;
- }
- private:
- int a;
- };
- CTest foo()
- {
- CTest oTestInFoo;
- return oTestInFoo;
- }
- int main()
- {
- CTest oTest = foo();
- return 0;
- }
VS2005(Debug)
VS2005(Release)
g++(-c -o)
也就是说,在vs2005的release环境和g++中,都触发了编译器的NRV优化。
然后,再将代码中的class CTest的拷贝构造函数去掉,执行结果依次为:
VS2005(Debug)
VS2005(Release)
g++(-c -o)
我们去掉class CTest的拷贝构造函数后,按照《深度探索》中所说,class CTest的拷贝动作只需要bitwise copy就可以实现。所以编译器也不会给其合成一个implicit的拷贝构造函数。也就是说,这个时候class CTest是没有拷贝构造的。但执行结果和去掉拷贝构造前一样,vs2005译编的release程序和g++中,均使用了NRV优化。
最后将CTest的代码改为
- class CSub
- {
- public:
- CSub(){}
- CSub(const CSub& rcSub)
- {
- cout << "CSub(CSub)" << endl;
- }
- };
- class CTest
- {
- public:
- CTest()
- {
- cout << "CTest()" << this << endl;
- }
- ~CTest()
- {
- cout << "~CTest()" << this << endl;
- }
- private:
- int a;
- CSub oSub;
- };
VS2005(Debug)
VS2005(Release)
g++(-c -o)
此时因为class CTest中有oSub,且oSub需要调用其拷贝构造函数才能完成拷贝,所以编译器会给其添加一个implicit的拷贝构造函数。而就算这样,执行结果依然和前面的一样。
实验结果显示,不管是类有explicit的构造、implicit的拷贝构造还是没有拷贝构造,在vs2005的Release和g++下都会触发NRV优化,在vs2005(Debug)下都没有NRV优化。所以可以得出结论,在这两个编译器中,NRV优化和拷贝构造函数是否定义没关系。
那么为什么《深度探索》的作者会说有关系呢。网上找到了一种说法,我觉得比较有道理(传送门)。截取其中的话就是“早期的 cfront需要一个开关来决定是否应该对代码实行NRV优化,这就是是否有客户(程序员)显式提供的拷贝构造函数:如 果客户没有显示提供拷贝构造函数,那么cfront认为客户对默认的逐位拷贝语义很满意,由于逐位拷贝本身就是很高效的,没必要再对其实施NRV优化;但 如果客户显式提供了拷贝构造函数,这说明客户由于某些原因(例如需要深拷贝等)摆脱了高效的逐位拷贝语义,其拷贝动作开销将增大,所以将应对其实施NRV 优化,其结果就是去掉并不必要的拷贝函数调用。”
我认为,因为作者在书中一直都是以cfront来举例说明的,所以其才会有NRV开关的说法。
其实不管cfront如何,现在已经确定的是vs2005(Release)和g++都会执行NRV优化。而NRV优化会导致原本预想中的调用拷贝构造函数变成调用别的构造函数(视函数中的对象调用的构造函数而定)。这一点一定要注意,因为一旦这个时候,拷贝构造函数和别的构造函数提供的功能不同(其实一直都不应该这样),会导致debug和release出现执行结果不同的情况。
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解释:《深度探索C++对象模型》对NRV优化的讨论
2014-11-10 21:52:24原文地址:http://blog.csdn.net/zha_1525515/article/details/7170059 感谢作者! ... NRV优化触发的疑问。 一、函数返回局部对象的拷贝的一般实现方式 比如有这么一段函数定义: -
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