为什么Visual Studio在这种情况下不执行返回值优化(RVO)

Question

我正在回答一个问题并建议为大型类型返回按值,因为我相信编译器会执行返回值优化(RVO).但后来有人向我指出Visual Studio 2013没有在我的代码上执行RVO.

我在这里发现了一个关于Visual Studio无法执行RVO的问题,但在这种情况下,结论似乎是,如果真的很重要Visual Studio将执行RVO.在我的情况下它确实很重要,它对性能产生了重大影响,我已经通过分析结果证实了这一点.这是简化的代码:

#include <vector>
#include <numeric>
#include <iostream>

struct Foo {
  std::vector<double> v;
  Foo(std::vector<double> _v) : v(std::move(_v)) {}
};

Foo getBigFoo() {
  std::vector<double> v(1000000);
  std::iota(v.begin(), v.end(), 0);  // Fill vector with non-trivial data

  return Foo(std::move(v));  // Expecting RVO to happen here.
}

int main() {
  std::cout << "Press any key to start test...";
  std::cin.ignore();

  for (int i = 0; i != 100; ++i) {  // Repeat test to get meaningful profiler results
    auto foo = getBigFoo();
    std::cout << std::accumulate(foo.v.begin(), foo.v.end(), 0.0) << "\n";
  }
}

我期待编译器在返回类型上执行RVO getBigFoo().但它似乎是复制而已Foo.

我知道,编译器将创建一个拷贝构造函数的Foo.我也知道,不像一个标准的C++编译器11 的Visual Studio不创建移动构造函数的Foo.但这应该没问题,RVO是一个C++ 98概念,并且没有移动语义.

所以,问题是,在这种情况下,Visual Studio 2013是否有理由不执行返回值优化？

我知道一些解决方法.我可以为以下内容定义一个move-constructor Foo:

Foo(Foo&& in) : v(std::move(in.v)) {}

这很好,但有很多遗留类型没有移动构造函数,很高兴知道我可以依赖这些类型的RVO.此外,某些类型可能是固有可复制的但不可移动的.

如果我从RVO更改为NVRO(命名返回值优化),那么Visual Studio 似乎确实执行了优化:

  Foo foo(std::move(v))
  return foo;

这是奇怪的,因为我认为NVRO是少比RVO可靠.

更奇怪的是,如果我更改构造函数,Foo那么它会创建并填充vector:

  Foo(size_t num) : v(num) {
    std::iota(v.begin(), v.end(), 0);  // Fill vector with non-trivial data
  }

当我尝试做RVO时,而不是移动它,它的工作原理:

Foo getBigFoo() {
  return Foo(1000000);
}

我很高兴能够采用其中一种解决方法,但我希望能够预测RVO将来可能会失败,谢谢.

编辑: 来自@dyp的更简洁的现场演示

Edit2:我为什么不写return v;？

首先,它没有帮助.Profiler结果显示,如果我只是编写,Visual Studio 2013仍会复制矢量return v;.即使它确实有效,它也只是一种解决方法.我并没有试图修复这段特殊的代码,我试图理解为什么RVO会失败,所以我可以预测它将来何时会失败.确实,这是编写这个特定示例的一种更简洁的方式,但是有很多情况我不能只写return v;,例如,如果Foo有额外的构造函数参数.

Answer 1

如果代码看起来应该优化，但没有得到优化，我会在此处提交错误http://connect.microsoft.com/VisualStudio或向 Microsoft 提出支持案例。这篇文章虽然是针对 VC++2005 的（我找不到当前版本的文档），但确实解释了一些它不起作用的场景。http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms364057(v=vs.80).aspx#nrvo_cpp05_topic3

如果我们想确保优化已经发生，一种可能是检查装配输出。如果需要，这可以作为构建任务自动化。

这需要使用 /FAs 选项生成 .asm 输出，如下所示：

cl test.cpp /FAs

将生成test.asm。

下面是 PowerShell 中的一个潜在示例，可以这样使用：

PS C:\test> .\Get-RVO.ps1 C:\test\test.asm test.cpp
NOT RVO test.cpp - ; 13   :   return Foo(std::move(v));// Expecting RVO to happen here.

PS C:\test> .\Get-RVO.ps1 C:\test\test_v2.optimized.asm test.cpp
RVO OK test.cpp - ; 13   :   return {std::move(v)}; // Expecting RVO to happen here.

PS C:\test> 

剧本：

# Usage Get-RVO.ps1 <input.asm file> <name of CPP file you want to check>
# Example .\Get-RVO.ps1 C:\test\test.asm test.cpp
[CmdletBinding()]
Param(
[Parameter(Mandatory=$True,Position=1)]
  [string]$assemblyFilename,

  [Parameter(Mandatory=$True,Position=2)]
  [string]$cppFilename
)

$sr=New-Object System.IO.StreamReader($assemblyFilename)
$IsInReturnSection=$false
$optimized=$true
$startLine=""
$inFile=$false

while (!$sr.EndOfStream)
{
    $line=$sr.ReadLine();

    # ignore any files that aren't our specified CPP file
    if ($line.StartsWith("; File"))
    {
        if ($line.EndsWith($cppFilename))
        {
            $inFile=$true
        }
        else
        {
            $inFile=$false
        }
    }

    # check if we are in code section for our CPP file...
    if ($inFile)
    {
        if ($line.StartsWith(";"))
        {
            # mark start of "return" code
            # assume optimized, unti proven otherwise
            if ($line.Contains("return"))
            {
                $startLine=$line 
                $IsInReturnSection=$true
                $optimized=$true
            }
        }

        if ($IsInReturnSection)
        {
            # call in return section, not RVO
            if ($line.Contains("call"))
            {
                $optimized=$false
            }

            # check if we reached end of return code section
            if ($line.StartsWith("$") -or $line.StartsWith("?"))
            {
                $IsInReturnSection=$false
                if ($optimized)
                {
                    "RVO OK $cppfileName - $startLine"
                }
                else
                {
                    "NOT RVO $cppfileName - $startLine"
                }
            }
        }
    }

}