Wie können C 11 Rvalue-Referenzen und Move-Semantik die Rückgabe von Objekten nach Wert optimieren?

C 11 R-Werte und Verschiebungssemantik mit Return-Anweisung

In C 11 bieten R-Wert-Referenzen und Verschiebungssemantik erhebliche Leistungsvorteile durch Optimierung der Speicherverwaltung und Objektbesitz. Dies ist besonders relevant, wenn Objekte nach Wert von Funktionen zurückgegeben werden.

R-Wert-Referenzen und Bewegungssemantik verstehen

Eine R-Wert-Referenz (&&) ist ein Typ, der an einen temporären Wert bindet Gegenstand oder ein Gegenstand, der zerstört werden soll. Wenn ein temporäres Objekt von einer Funktion mithilfe einer R-Wert-Referenz zurückgegeben wird, kann der Compiler die Rückgabe optimieren, indem er die Verschiebungssemantik anstelle der Kopiersemantik verwendet.

Die Verschiebungssemantik beinhaltet die Übertragung des Eigentums an den Ressourcen des Objekts vom temporären Objekt auf das Zielvariable, ohne eine neue Kopie des Objekts zu erstellen. Dies kann die Leistung erheblich verbessern, insbesondere bei großen Objekten.

Beispielanalyse

Sehen wir uns die drei Beispiele an, die Sie bereitgestellt haben:

Erstes Beispiel :

std::vector<int> return_vector(void) {
    std::vector<int> tmp {1,2,3,4,5};
    return tmp;
}

std::vector<int> &&rval_ref = return_vector();

In diesem Beispiel wird das temporäre Objekt tmp als Wert zurückgegeben. Da es sich bei rval_ref um eine R-Wert-Referenz handelt, bindet es an das temporäre Objekt und verlängert dessen Lebensdauer über den Funktionsaufruf hinaus. Dieses Verhalten ähnelt der Rückgabe einer konstanten Referenz auf das temporäre Objekt.

Zweites Beispiel:

std::vector<int>&& return_vector(void) {
    std::vector<int> tmp {1,2,3,4,5};
    return std::move(tmp);
}

std::vector<int> &&rval_ref = return_vector();

In diesem Beispiel wird versucht, das temporäre Objekt tmp nach Wert zurückzugeben Bewegungssemantik. Dies führt jedoch zu einem Laufzeitfehler, da rval_ref einen Verweis auf das zerstörte tmp-Objekt enthält.

Drittes Beispiel:

std::vector<int> return_vector(void) {
    std::vector<int> tmp {1,2,3,4,5};
    return std::move(tmp);
}

std::vector<int> &&rval_ref = return_vector();

Dieses Beispiel entspricht dem ersten Beispiel. Der Verschiebungsvorgang auf tmp ist unnötig und kann die Leistung beeinträchtigen, indem er die Rückgabewertoptimierung (RVO) hemmt.

Best Practice

Die empfohlene Vorgehensweise für die Rückgabe von Objekten nach Wert lautet: Geben Sie einfach das Objekt zurück, ohne die Bewegungssemantik explizit zu verwenden. In diesem Fall optimiert der Compiler die Rückgabe automatisch mithilfe von RVO oder Verschiebungssemantik, je nachdem, was effizienter ist.

std::vector<int> return_vector(void) {
    return {1,2,3,4,5};
}

std::vector<int> rval_ref = return_vector();

Dieses Code-Snippet gibt das temporäre Objekt direkt zurück, sodass der Compiler über die optimale Optimierungsstrategie entscheiden kann .

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