RVO优化
本问对C++中RVO和NRVO进行讲解。
1、NRVO和RVO
RVO(Return Value optimization,返回值优化)和NRVO（Named Return Value Optimization，命名返回值优化）是C++编译器对局部对象的一种优化，用于消除函数返回值时产生的临时对象和拷贝的额外开销，而是在目标位置构造返回值的优化技术，用于避免不必要的临时开销，RVO在C++98时作为性能提升常见的优化手段，但那时候并未强制，首次明确允许是在C++11中，而C++17变为强制要求。
2、优化对比
#include
using namespace std;
class Test
{
public:
Test() { cout << "构造" << endl; }
Test(const Test &T)
{
cout << "拷贝构造" << endl;
// ...
}
~Test() { cout << "析构" << endl; }
};
Test getTest()
{
Test T;
return T;
}
int main()
{
Test t = getTest();
return 0;
}
2.1 未开启优化
关闭优化：
g++ -std=c++11 main.cpp -o main.exe -fno-elide-constructors
如上代码若没有开RVO优化，会输出如下内容：
构造 // getTest() 中的局部对象 T 构造
拷贝构造 // return T → 拷贝到临时对象
析构 // getTest() 中的 T 析构（函数退出）
拷贝构造 // 临时对象拷贝到 main 的 t
析构 // 临时对象析构（表达式结束）
析构 // main 的 t 析构（程序退出）
在这个执行过程中，出现了很多不必要的开销，而RVO就是用来解决该问题的。
需要注意的时，当不强行指定C++11时，输出结果可能是如下这样的：
text构造 拷贝构造 析构 析构这是由于移动语义的干扰。
2.2 开启优化
开启RVO优化后，输出的内容如下：
构造
析构
高下立判，在编译器优化的时候，它会跳过不必要的拷贝，直接构造和析构。
3、优化原理
如上代码中，RVO优化直接在Test t = getTest()中预留一个内存位置，来避免重复拷贝。也就是说，RVO的优化是局部对象的创建并非在函数的栈帧中，而是在main函数t的位置，这个位置预留了一个空间，等待getTest函数中的T被实例化（注意：预留空间并非体现初始化，不会影响代码执行顺序），实例化的位置是之前被预留的位置，从而避免不必要的拷贝。
4、RVO和NRVO的区别
RVO和NRVO都是C++编译器为了消除不必要的对象拷贝而采用的优化技术。它们的核心区别在于 优化的触发条件 和 应用场景。
4.1 NRVO
本质是返回一个函数内部的实例对象，例如现在函数中构造一个对象，再返回它。一般用来优化局部对象存在名字的情况，需要分析生命周期和代码路径，优化较为复杂，并且在多路径返回的情况下容易失效。
4.2 RVO
直接返回一个对象（对象无名字），在局部中并没有初始化的情况，这种情况下编译器更容易分析，优化确定性很高，在C++17中，它甚至是强制性的。
4.3 NRVO可能失效的地方
即使到C++23，NRVO仍是可选的优化。开发者无法完全依赖它，例如下：
#include
using namespace std;
class Test
{
public:
Test(int a) { cout << "构造" << endl; }
Test() { cout << "构造" << endl; }
Test(const Test &T)
{
cout << "拷贝构造" << endl;
// ...
}
~Test() { cout << "析构" << endl; }
};
Test getTest()
{
Test T;
return T;
}
Test createNRVO(bool flag)
{
Test a(1), b(2);
if (flag)
{
return a; // 尝试NRVO优化a到调用方内存
}
else
{
return b; // 若返回b，编译器可能无法确定目标地址
}
}
int main()
{
Test t = createNRVO(true);
return 0;
}
以上内容输出的结果是：
构造
构造
拷贝构造
析构
析构
析构
4.4 如何细分
- 优先使用RVO：
在简单场景中，直接返回临时对象（如return Test(args);），充分利用C++17的强制优化。 - 为NRVO创造条件：
- 保持函数单一返回路径（如只在末尾返回一个具名对象）。
- 避免在返回前对对象进行复杂操作（如多分支修改）。
- 结合移动语义：
- 为类实现移动构造函数作为备选方案。
总结：本质上无论是NRVO或RVO说的都是一个东西，做的是同一件事，它们内部实现的方式和触发条件不一致而已。但是NRVO更加宽松，它是否优化并未是一个标准的东西，开发者无法完全的依赖它，而RVO是确定性的优化，在使用时，可以根据4.1和4.2标题中的的解释来酌情使用，并且没有特殊条件时，优先使用RVO。
