Return Value Optimization

2025-04-10

C++

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在函数返回值的传递过程中，可能会触发多次对象的拷贝构造或移动操作。为了减少这些不必要的拷贝，C++ 编译器会采用一些优化技术，如 拷贝省略 (1)、返回值优化 (2)和 命名返回值优化 (3)。

Copy Elision
Return Value Optimization，RVO
Named Return Value Optimization，NRVO

RVO和NRVO的启用条件

RVO 和 NRVO 是编译器自动完成的优化，但是这些优化并不总是启用，具体取决于编译器的实现和配置

在 C++17 之前，RVO 是一个可选优化，但在 C++17 标准之后，RVO 被强制启用，编译器必须在符合条件的情况下执行拷贝省略。
NRVO 通常依赖于编译器的智能分析，虽然大多数现代编译器都能支持 NRVO，但其效果和激进程度因编译器和版本的不同而有所差异。

按值传递和拷贝省略#

不具名返回值优化#

不具名返回值优化发生在返回一个无名对象或者临时对象,，一般是 Return 语句中直接创建并返回的对象。

URVO 从 C++98 开始已被许可，但是一直到 C++17 编译器才强制返回值优化。

无返回值优化

1
Data GetData()
2
{
3
    return Data{};  // ctro1
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                    // copy ctor2, dtor1
5
}
6

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int main()
8
{
9
    Data d = GetData(); // copy ctor3, dtor2
10
    return 0;
11
                        // dtor3
12
}

对象发生多次拷贝。

其中第三次拷贝和赋值右值相关。

有返回值优化

1
Data GetData()
2
{
3
    return Data{};  // ctro1
4
}
5

6
int main()
7
{
8
    Data d = GetData();
9
    return 0;
10
                        // dtor1
11
}

对象只被构造一次。

具名返回值优化#

具名返回值优化一般发生在返回一个已经创建的对象。

MSVC默认不开启具名返回值优化，如果需要开启优化，需要在 /O2 下编译。

容器返回值优化#

对于容器来说，若整个容器发生拷贝，代价很高。

因此，非常有必要考虑返回值优化。C++17 开始，强制对容器进行返回值优化。

1
std::vector<Data> GetDataContainers() {
2
    //!!! case 1
3
    // return std::vector<Data>{Data{}};    // ctor 1, copy ctor 2, dtor 1
4

5
    //!!! case 2
6
    std::vector<Data> vec{Data{}};          // ctor 1, copy ctor 2, dtor 1
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    return vec;
8
}
9

10
int main() {
11
    auto d = GetDataContainers();
12
    return 0;
13
}                                           // dtor 2

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