当分配给不同类型时，返回值优化是否有效？

Question

考虑以下两个类：

class Base  
{  
  Base(const Base& other) {...} // relatively expensive operations here...
  Base(int i)             {...} // ...here,
  virtual ~Base()         {...} // ...and here
  ...
};

class Derived : public Base
{
  ...
  Derived(const Base& other)   :Base(other) {...} // some typechecking in here 
  virtual ~Derived() {}
  ...
};

这意味着Base可以通过Derived的第二个构造函数进行“向上转换”。 现在考虑以下代码：

Base getBase()  
{
   int id = ...
   return Base(id);
}
...
int main()
{
   Base    b = getBase();   // CASE 1
   Derived d1(b);           // "upcast"

   Derived d2 = getBase();  // CASE 2
   ...
}

我正在使用打开优化的 VS2008 (/Ox /Ob2 /Oi /Ot)。我在控制台输出上检查了对构造函数和析构函数的调用：

在情况 1 中，返回值优化有效。有两次调用：

1. Base(int)
2. ~Base()

但是，当 main 中需要 Derived 对象时，这里没有任何好处。 “向上转换”需要另一个构造函数/析构函数对。

在情况2中，返回值优化不起作用。这里创建和销毁两个对象：

1. Base(int) //创建临时
2. ~Base() //销毁临时
3. Base(const Base&) //via Derived(const Base&)
4. ~Base() //via ~Derived()

现在在我看来，我有三个相互冲突的要求：

1. 我想避免以下开销创建临时对象（因为对象在Base类中创建和销毁相当昂贵）
2. 在main中，我需要一个派生对象而不是Base >-要使用的对象。

显然，天下没有免费的午餐。但我可能错过了一些东西。所以我的问题是：有没有办法结合这些要求？或者有人有过类似的经历吗？

旁注：我知道“upcast” Derived(const Base& other) 在运行时可能会失败（这已得到解决）。由于代码在语法层面上没有问题，我猜这不是编译器避免 RVO 的原因。

Answer 1

这很糟糕。

Derived(const Base& other)   :Base(other) {...}

other 的静态类型可以属于派生类型。在这种情况下，它将被切片。无论如何，都会在该基类之上进行复制。

RVO 是绕过复制构造函数并就地初始化返回的对象。如果您需要派生类型的对象，则必须首先构造它。 RVO 无法为您构建它。

您可能需要考虑不同的方法，而不是 Derived(const Base& other)。怎么样：

class Base  
{
  ...
  // extract expensive parts of another instance
  virtual void initialise(Base& b);
  ...
};

class Derived : public Base
{
  ...
  Derived(); // cheap constructor
  void initialise(Base& b) { /* implementation goes here */  }
  ...
};

initialise(Base& b) 方法将从参数中提取昂贵部分。它可能具有破坏性。 Base 将提供公共（或可能受保护）接口来进行实际提取。

Answer 2

向 Derived 添加一个构造函数怎么样？

Derived(Base (*f)(void)) : Base(f()) { ... }

然后 Derived d3 = getBase; 可能会得到您想要的优化。可能不太实用，因为我必须在 Derived 中指定 f 的空参数列表，这是相当有限的。但将其设为模板构造函数，您就可以使用用户编写的函子、boost:bind 的结果或 C++0x lambda（如果可用）。

如果失败，请将 getBase 的 id = ... 部分提取到函数 getId 中，并为 Derived 提供一个构造函数采用 int 将 id 传递给其 Base 子对象。但毫无疑问，真实的代码比这更复杂，这可能会导致拖拽大量有关该位置的参数。也许是一个轻量级 BaseParameters 类，您可以使用它来代替 Base，直到您真正需要完成缓慢的工作，然后将其转换到 Base、Derived 或其他相关类。