【C++】关于cpp的RVO/NRVO

RVO（Return Value Optimization，返回值优化）。NRVO（Named RVO，具名返回值优化）。
返回值直接构造：返回大对象时，编译器优化，让返回值直接在调用处构造，减少一次拷贝开销
C++17起，由于RVO，不需要在返回大对象时考虑将返回参数作为入参放在形参列表，这样代码可读性降低

• 符合RVO的条件：返回值和要返回的局部对象类型相同

A a;//a是一个big object
void func(A& a){...}
func(a);

//而是可以语义清晰的直接返回
A a = func();

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一、为什么会有 RVO？——先看清“不优化”时有多浪费

假设我们有一个“很重”的对象 BigObject（拷贝起来很费劲）：

struct BigObject {
    int data[1000]{};
    BigObject()            { std::cout << "构造\n"; }
    BigObject(const BigObject&) { std::cout << "拷贝\n"; }
    ~BigObject()           { std::cout << "析构\n"; }
};

再来一个工厂函数：

BigObject makeObj() {
    BigObject local;   // 步骤1：在 makeObj 栈帧里构造
    return local;      // 步骤2：理论上要拷贝给调用者
}

如果没有优化，流程是：

1. 在 makeObj 里先给 local 分配一次内存，并构造一次。
2. 返回时，再拷贝一份给调用者。
3. 离开作用域时，local 析构一次。

也就是说：
“构造 1 次 + 拷贝 1 次 + 析构 1 次” —— 拷贝是白花花的开销。

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二、RVO 做了什么？——把两次构造合并成一次

打开优化后（GCC/Clang 默认就打开），编译器会偷偷改写成下面这样：

// 伪代码：编译器视角
void makeObj(void* ret_addr) {   // ret_addr 是调用者预留好的“目的地”
    new (ret_addr) BigObject;    // 直接在目的地构造
}

于是流程变成：
“构造 1 次 + 0 次拷贝 + 析构 1 次”
省掉了中间的拷贝/移动，这就是 RVO。

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三、两个常见变体

1. 无名 RVO（最经典）
   返回一个“纯右值”临时对象：

   BigObject makeObj() {
       return BigObject{};   // 直接返回临时对象
   }
   

2. 命名 RVO（NRVO）
   返回一个“具名局部变量”：

   BigObject makeObj() {
       BigObject obj;        // 具名
       return obj;           // NRVO 也可能触发
   }
   

C++17 之前：两种都属于“允许优化”，编译器可以选做不做。
C++17 之后：第 1 种（返回纯右值）变成“强制优化”，标准规定必须省。

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四、动手验证：把优化关掉/打开看输出

代码（gcc/clang 通用）：

#include <iostream>
struct A {
    A()  { std::cout << "Ctor\n"; }
    A(const A&) { std::cout << "Copy\n"; }
};
A get() { return A{}; }   // 无名 RVO
int main() {
    A a = get();
}

• 默认编译（打开优化）

  g++ test.cpp -std=c++11
  ./a.out
  

  输出：

  Ctor
  

  只有一次构造，拷贝被省略。

• 关闭优化

  g++ test.cpp -std=c++11 -fno-elide-constructors
  ./a.out
  

  输出：

  Ctor
  Copy
  

  这回拷贝出现了。

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五、C++17 的“强制 RVO”

从 C++17 开始，只要返回的是纯右值，即使拷贝/移动构造函数有副作用，也必须省略。
示例：

struct NoCopy {
    NoCopy() = default;
    NoCopy(const NoCopy&) = delete;   // 删了拷贝
    NoCopy(NoCopy&&)      = delete;   // 删了移动
};

NoCopy foo() {
    return NoCopy{};   // C++17 合法，直接构造在目标位置
}

在 C++14 里，这段代码会因为删除拷贝/移动而编译失败；C++17 则 OK。

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六、小结记忆

• RVO 的目标：把“构造+拷贝+析构”三件套，压缩成“构造+析构”两件套。
• 无名 RVO（返回临时对象）最容易触发；命名 RVO（返回局部变量）依赖编译器。
• 想自己验证：用 -fno-elide-constructors 开关即可。
• C++17 起，纯右值返回场景下一定发生 RVO，标准强制。

一句话总结：
RVO 就是“编译器帮你在正确的内存位置上一次性把事情做完”，从而省掉来回搬运对象的成本。