У меня есть очень простой вопрос в С++. Как избежать копирования при возврате объекта?
Вот пример:
std::vector<unsigned int> test(const unsigned int n)
{
std::vector<unsigned int> x;
for (unsigned int i = 0; i < n; ++i) {
x.push_back(i);
}
return x;
}
Как я понимаю, как работает С++, эта функция создаст 2 вектора: локальный (x) и копию x, которая будет возвращена. Есть ли способ избежать копирования? (и я не хочу возвращать указатель на объект, но сам объект)
Большое спасибо.
EDIT: дополнительный вопрос в соответствии с первыми ответами: какой будет синтаксис этой функции с использованием "семантики перемещения"?
Эта программа может воспользоваться преимуществами именованной оптимизации возвращаемого значения (NRVO). См. Здесь: http://en.wikipedia.org/wiki/Copy_elision
В С++ 11 есть конструкторы перемещения и присваивания, которые также являются дешевыми. Вы можете прочитать учебник здесь: http://thbecker.net/articles/rvalue_references/section_01.html
Кажется, возникает некоторая путаница в отношении того, как работает RVO (Оптимизация возвращаемого значения).
Простой пример:
#include <iostream>
struct A {
int a;
int b;
int c;
int d;
};
A create(int i) {
A a = {i, i+1, i+2, i+3 };
std::cout << &a << "\n";
return a;
}
int main(int argc, char*[]) {
A a = create(argc);
std::cout << &a << "\n";
}
И его вывод на ideone:
0xbf928684
0xbf928684
Удивительно?
Собственно, это эффект RVO: возвращаемый объект создается непосредственно на месте в вызывающем.
Как?
Традиционно вызывающий (main здесь) зарезервирует некоторое пространство в стеке для возвращаемого значения: слот возврата; вызывающий (create здесь) передается (каким-то образом) адресом слота возврата для копирования его возвращаемого значения в. Затем вызывающая сторона выделяет свое собственное пространство для локальной переменной, в которой он создает результат, как и для любой другой локальной переменной, а затем копирует его в обратный слот в инструкции return.
RVO запускается, когда компилятор выводит из кода, что переменная может быть сконструирована непосредственно в слоте возврата с эквивалентной семантикой (правило as-if).
Обратите внимание, что это такая общая оптимизация, что она явно указана белым по стандарту, и компилятору не нужно беспокоиться о возможных побочных эффектах конструктора копирования (или перемещения).
Когда?
Компилятор, скорее всего, будет использовать простые правила, например:
// 1. works
A unnamed() { return {1, 2, 3, 4}; }
// 2. works
A unique_named() {
A a = {1, 2, 3, 4};
return a;
}
// 3. works
A mixed_unnamed_named(bool b) {
if (b) { return {1, 2, 3, 4}; }
A a = {1, 2, 3, 4};
return a;
}
// 4. does not work
A mixed_named_unnamed(bool b) {
A a = {1, 2, 3, 4};
if (b) { return {4, 3, 2, 1}; }
return a;
}
В последнем случае (4) оптимизация не может быть применена, когда возвращается A, потому что компилятор не может построить A в слоте возврата, поскольку это может потребоваться для чего-то другого (в зависимости от логического условия b).
Простое эмпирическое правило:
RVO следует применять, если ни один другой кандидат для слота возврата не был объявлен до оператора return.
Именованная оптимизация возвращаемого значения выполнит эту работу для вас, поскольку компилятор пытается устранить избыточные вызовы Copy и вызовы Destructor при использовании.
std::vector<unsigned int> test(const unsigned int n){
std::vector<unsigned int> x;
return x;
}
...
std::vector<unsigned int> y;
y = test(10);
с оптимизацией возвращаемого значения:
(в случае, если вы хотите попробовать сами для более глубокого понимания, посмотрите этот пример моего)
или даже лучше, так как Matthieu M. указал, что если вы вызываете test в той же строке, где объявлен y, вы также можете избежать построение избыточного объекта и избыточное присваивание (x будет построено в памяти, где y будет сохранено):
std::vector<unsigned int> y = test(10);
проверьте его ответ, чтобы лучше понять эту ситуацию (вы также узнаете, что такая оптимизация не всегда может быть применена).
ИЛИ, вы можете изменить свой код, чтобы передать ссылку на вектор в вашу функцию, что было бы семантически более правильным, избегая копирования:
void test(std::vector<unsigned int>& x){
// use x.size() instead of n
// do something with x...
}
...
std::vector<unsigned int> y;
test(y);
Компиляторы часто могут оптимизировать дополнительную копию для вас (это называется оптимизацией возвращаемого значения). См. https://isocpp.org/wiki/faq/ctors#return-by-value-optimization
Ссылка на него будет работать.
Void(vector<> &x) {
}
Прежде всего, вы можете объявить свой тип возврата std::vector, и в этом случае вместо копии будет возвращена ссылка.
Вы также можете определить указатель, создать указатель внутри тела метода и затем вернуть этот указатель (или копию этого указателя, чтобы быть верным).
Наконец, многие компиляторы С++ могут выполнять оптимизацию возвращаемого значения (http://en.wikipedia.org/wiki/Return_value_optimization), устраняя в некоторых случаях временный объект.