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統(tǒng)計

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關(guān)于NRV優(yōu)化

    在C++中,函數(shù)返回整數(shù)或指針是通過eax寄存器進行傳遞的,理解起來比較簡單。

    但是返回對象或結(jié)構(gòu)體一直是令人感到困惑的問題。今天我整理了一下,將整個返回過程寫下來,以作備用。

 

    還是先通過一個例子來理解這個問題:

首先,定義一個類Vector:

 

class Vector
{
public:
    int x,y;
};

 

然后定義函數(shù)add()對Vector對象進行操作:

Vector add(Vector& a, Vector & b)
{
    Vector v;
    v.x = a.x + b.x;
    v.y = a.y + b.y;
    return v;
}

 

現(xiàn)在的問題是:

如果調(diào)用如下語句:

Vector a, b;
Vector c = add(a, b);

請問從a, b傳入函數(shù)開始,一共創(chuàng)建了多少個對象?

 

在通常情況下我們會做出如下分析:

1. 在add()函數(shù)中創(chuàng)建對象v。

2. 函數(shù)返回,創(chuàng)建一個臨時變量__temp0,并將v的值拷貝到__temp0中。

3. 最后創(chuàng)建對象c,通過操作符=,將__temp0中的對象拷貝到c中。



 

但其實,我們會在后面看到,整個過程就只創(chuàng)建了1個對象:c。

 

為了更清晰的分析整個調(diào)用過程,我們?yōu)閂ector加上默認構(gòu)造函數(shù)和拷貝構(gòu)造函數(shù),并增加一個靜態(tài)變量count用于統(tǒng)計構(gòu)造函數(shù)調(diào)用次數(shù):

class Vector
{
public:
    static int count;

    static void init()
    {
        count = 0;
    }

    int x,y;

    Vector()
    {
        x = 0;
        y = 0;
        
        // For analysis.
        count ++;
        printf("Default Constructor was called.[0x%08x]\n", this);
    }

    Vector(const Vector & ref)
    {
        x = ref.x;
        y = ref.y;

        // For analysis.
        count ++;
        printf("Copy Constructor was called.[copy from 0x%08x to 0x%08x].\n", &ref, this);
    }

};

int Vector::count = 0;

 

然后在main()函數(shù)中寫上調(diào)用代碼:

    Vector a, b;
    Vector::init();
    printf("\n-- Test add() --\n");
    Vector c = add(a, b);
    printf("---- Constructors were called %d times. ----\n\n\n", Vector::count);

 

使用cl編譯。

(注:Microsoft (R) 32-bit C/C++ Optimizing Compiler Version 16.00.40219.01 for 80x86, Microsoft (R) Incremental Linker Version 10.00.40219.01)

完成后,運行程序,得到如下結(jié)果:

-- Test add() --
Default Constructor was called.[0x0012fef8]
Copy Constructor was called.[copy from 0x0012fef8 to 0x0012ff60].
---- Constructors were called 2 times. ----

 

由此可知,在沒有優(yōu)化的情況下,整個調(diào)用過程共創(chuàng)建了兩個對象:

即:c和__temp0.

 

整個調(diào)用過程偽代碼如下:

首先add()函數(shù)被編譯器看做:

void add(Vector& __result, Vector& a, Vector & b)
{
    __result.x = a.x + b.x;
    __result.y = a.y + b.y;
    return;
}

而調(diào)用代碼同時被修改為:

    Vector a, b;
    Vector::init();
    printf("\n-- Test add() --\n");
    Vector __temp0;        // 構(gòu)造函數(shù).
    add(__temp0, a, b);
    Vector c(__temp0);    // 拷貝構(gòu)造函數(shù).
    printf("---- Constructors were called %d times. ----\n\n\n", Vector::count);

 



 

現(xiàn)在就可以理解輸出結(jié)果了吧。

這里要強調(diào)一點,看到”=”并不等于調(diào)用了Operator=()的代碼,以下三種情況其實是等效的,都只調(diào)用了拷貝構(gòu)造函數(shù):

Vector b(a);
Vector b = a;
Vector b = Vector(a);

 

最精彩的部分在于,如果你用

cl /Ox

 

編譯代碼,使優(yōu)化達到最大,再次運行,得到如下結(jié)果:

-- Test add() --
Default Constructor was called.[0x0012ff74]
---- Constructors were called 1 times. ----

 

這次,只調(diào)用了默認構(gòu)造函數(shù)。這樣的修改被稱作Named Return Value(NRV) Optimization。

什么是NRV優(yōu)化呢,顧名思義,就是保存返回值的變量不再使用沒名沒姓的__temp0這樣的東西了,而是直接把c作為返回變量,因此應(yīng)該將NRV翻譯為“有名字的返回變量”吧,侯捷翻譯的《深入探索C++對象模型》居然把它稱為“具名數(shù)值”,真是不知所云。

言歸正傳,NVR優(yōu)化的偽代碼如下:

    Vector c;
    add(c, a, b);

NVR優(yōu)化的最大好處就是不會再去調(diào)用那次多余拷貝構(gòu)造函數(shù)了(把__temp0拷貝到c),因此《深入探索C++對象模型》67頁最下面才會說第一版沒有拷貝構(gòu)造函數(shù),所以不能進行優(yōu)化。其實是指優(yōu)化的意義不大,或者說沒有什么可優(yōu)化的。



但是這樣帶來的壞處是,如果你在拷貝構(gòu)造函數(shù)里面放上與拷貝無關(guān)的代碼,比如我放入的printf和count++,那么這些東西就不會被調(diào)用了,產(chǎn)生優(yōu)化前后代碼不一致問題。所以大家要在此注意一下。
http://www.linuxso.com/linuxbiancheng/5726.html

posted on 2012-03-28 17:30 大龍 閱讀(458) 評論(0)  編輯 收藏 引用


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