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C++中的命名返回值优化(NRVO)是什么?(编译器优化)

穿越時空

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发布时间:2025-12-23 13:37:23

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来源于php中文网

原创

NRVO是C++编译器对具名局部对象直接在调用方返回位置构造的优化技术,要求函数所有return语句均返回同一具名变量、类型完全匹配,且不返回形参或临时量;C++17起满足条件时为强制行为。

c++中的命名返回值优化(nrvo)是什么?(编译器优化)

NRVO(Named Return Value Optimization)是C++编译器在特定条件下对函数返回局部对象时实施的一种优化技术,目的是避免不必要的对象拷贝或移动。它不改变程序行为,但能显著提升性能,尤其对大型对象或不可移动类型特别有用。

NRVO 作用的核心场景

当函数中定义了一个具名的局部对象,并且所有 return 语句都直接返回该对象(或其引用/别名,如 const T&),编译器就可能跳过构造-拷贝/移动-析构这一整套流程,改为直接在调用方的返回目标位置构造该对象。

  • 函数返回类型必须与局部对象类型相同(或可隐式转换,但NRVO通常要求完全匹配)
  • 所有 return 语句都返回同一个具名局部变量(不能有的返回 a,有的返回 b)
  • 不能返回形参、临时量、或通过条件表达式间接生成的对象(如 return cond ? a : b)

一个典型可触发 NRVO 的例子

以下代码中,func() 很可能触发 NRVO(取决于编译器和优化级别):

class BigObj { /* ... 大型数据成员,拷贝代价高 ... */ };
BigObj func() {
  BigObj result; // 具名局部对象
  // ... 初始化 result
  return result; // 所有 return 都返回 result
}

NRVO 与 RVO 的区别

RVO(Return Value Optimization)泛指所有返回值优化,包括两种形式:

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  • NRVO:针对具名局部对象(如上面的 result)
  • (普通)RVO:针对匿名临时对象(如 return BigObj{...};)

两者都是标准允许的“强制省略”(C++17 起,RVO/NRVO 在满足条件时成为强制行为,不再只是可选优化)。

如何确认 NRVO 是否发生

无法直接从源码100%保证,但可通过以下方式辅助判断:

  • 开启优化(如 -O2)并观察运行时性能或构造/析构函数调用次数
  • 在类中打印构造、拷贝、移动、析构日志,若只看到一次构造(且无拷贝/移动),大概率触发了NRVO
  • 查看编译器生成的汇编(如 gcc -S),检查是否只调用了一次构造函数

注意:即使不满足NRVO条件,现代编译器常会尝试移动语义(如果类型可移动)作为退化方案,效果接近但仍有开销。

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