C++ 函数返回局部变量的std::move()的适用场景（转）

作者：神奇先生
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编程时经常会写的一种函数叫做named constructor，这种函数的返回值是某个类的实例，其实本质上就是一种构造函数，但是因为可能需要在构建时执行一些其他的步骤，所以没有写成constructor的形式。比如：

User create_user(const std::string &username, const std::string &password) { 
    User user(username, password);
    validate_and_save_to_db(user);
    return user;
} 
void signup(const std::string &username, const std::string &password) {
    auto new_user = create_user(username, password);
    login(user);
} 

这里create_user就是一个named constructor。

一些c++初学者可能会觉得这个代码不够优化，因为按照这个代码字面意思来理解，create_user创建先创建了一个user，然后返回时又把user赋值给new_user，这个赋值会copy user里面的内容，如果user很大的话（很有可能user里面存了很多信息，比如username这种string的类型），这样太慢（copy string可能还需要多做一次malloc）。

这样难免一些人会想用c++11引入的move来优化，因为create_user里面的user return了之后就没用了，我可以把user move到new_user这样不就省掉了copy时很大的开销了么（比如user里面的username就不需要malloc新内存也不需要一个个字符copy了）。

但事实上，在这种简单的情况下编译器比你更聪明，编译器可以直接把user创建在new_user里，所以user只被创建一次，没有任何copy开销，user和new_user经过编译器优化之后其实是同一个variable！这种优化就叫做copy elision。但是很不幸的是，如果用户想自己用move优化的话，编译器就不用做copy elision了，只能乖乖地按照用户说的来，先创建一个user，然后在调用User的move constructor来创建new_user。这样肯定比前一种开销大很多。这就是为什么clang非常“聪明”地给题主的例子给了一个warning。

接下来我们再说说我们怎么能知道编译器会不会对我写的函数做copy elision的优化呢？有没有可能我写的函数逻辑特别复杂，编译器没法优化呢？如果有的话，我如果写return move(a)不就会比copy更快了吗？

这个逻辑是正确的，编译器其实很傻，一旦create_user里面的逻辑太复杂，编译器可能就没办法分析出你能不能用一个变量取代两个(user和new_user），那它就不做copy elision了。这时候用move就合情合理。

那到底什么时候应该move，什么时候应该依靠copy elision呢？通常主流的编译器都会100% copy elision以下两种情况：

1. URVO（Unnamed Return Value Optimization)：函数的所有执行路径都返回同一个类型的匿名变量，比如

User create_user(const std::string &username, const std::string &password) {
    if (find(username)) return get_user(username);
    else if (validate(username) == false) return create_invalid_user();
    else User{username, password};
} 

这里所有的return都返回一个User类型，且每个返回的都是一个匿名变量。那编译器100%会执行copy elision。

2. NRVO（Named Return Value Optimization）：函数的所有路径都返回同一个非匿名变量，比如

User create_user(const std::string &username, const std::string &password) {
    User user{username, password};
    if (find(username)) {
        user = get_user(username);
        return user;
    } else if (user.is_valid() == false) {
        user = create_invalid_user();
        return user;
    } else {
        return user;
    }
} 

这里因为所有路径都返回同一个变量user。编译器100%会执行copy elision。

其他的情况编译器可能都不会使用copy elision的优化。

首先 URVO 在 C++17 是强制的。不过 NRVO 不是强制，意味着有时不这么优化也是允许的。
其次，若 return 的表达式是符合返回类型的左值，且编译器没有进行复制省略，那么标准（C++11 开始）也要求编译器先试图把表达式当右值，优先匹配移动构造函数（再匹配通常的复制构造函数），若失败的话则再将其当左值，匹配接受非 const 引用的复制构造函数。

所以按照标准，上面的 std::move(a) 是不必要的（除非你希望强制调用移动构造函数），编译器在必要时会做同样的处理。

作者：神奇先生 &暮无井见铃
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