根据一道360 2015年秋招笔试题，题目是这样的
Widget f(Widget u)
{
Widget v(u);
Widget w = u;
return w;
}
int main()
{
Widget x;
Widget y = f(f(x));
}
题目问一共会调用多少次复制构造函数。
在这里，为了方便观看， 我们自己构造一个Widget类
class Widget
{
public:
Widget(){cout << "construct" << endl;}
Widget(const Widget&){cout << "copy" << endl;}
Widget& operator=(const Widget&){cout << "assign" << endl;}
}
分别用cout << "construct" << endl; cout << "copy" << endl; cout << "assign"<<endl;打印出construct、copy和assign的次数。
我们分别用两种编译器来执行上面的代码，vs2013 debug、gcc 4.8.3，运行结果显示，在vs2013 debug执行了1次构造，7次复制；而gcc执行了1次构造，5次复制。
为什么造成这样的区别呢？
显然，构造发生在这里
Widget x;
而复制则发生在数个地方。根据标准，当以一个 object 的内容作为另一个 class object 的初值时，调用 copy constructor。有三种情况会“以一个 object 的内容作为另一个 class object 的初值”。
1. 对一个 object 做显示初始化。对xx1,xx2,xx3的初始化都是显示初始化。
```c++
X x;
X xx1 = x;
X xx2(x);
X xx3{x};
```
2. 当 object 被当做参数交给一个函数时。
3. 当函数传回一个 class object 时。
现在分别看看上述 7 个 copy 各自对应哪种情况。
Widget f(Widget u) //情形2
{
Widget v(u); //情形1
Widget w = u; //情形1
return w;
}
至此，内层的 f 函数至此就调用了 3 次 copy 了。
现在注意，到 return w 这里了，w 是一个 f 作用域内的局部对象。那么编译器会怎么将 f 的返回值从局部对象中拷贝出来呢？编译器通常的做法是添加一个额外的 class object reference 类型的参数，然后在 return 指令之前安插一个 copy constructor 操作。将欲传回的 object 的内容(此处为 w)作为新添加的参数的值。
在只执行1层f函数的情况下
Widget f(Widget u) //情形2
{
Widget v(u); //情形1
Widget w = u; //情形1
return w;
}
int main()
{
Widget x;
Widget y = f(x);
}
vs2013 debug和gcc 分别会执行4次拷贝和3次拷贝。
在vs2013 debug中，这四次可以看做是 x--->u，u--->v，u--->w，w--->一个临时变量(或者就是这里的 y)。因此无
论执行 Widget y = f(x)或者是 f(x)，都是 4 次 copy。
而在gcc中，这三次则是这样构成的 x--->u，u--->v，u--->w，w--->一个临时变量(优化掉)。这是因为gcc中默认开启了NRVO，会将 return 表达式构造于接受返回值的 y 的stack中。因此，省去了一次拷贝构造函数的使用。
继续看两层 f 的情况，现在分析外层的 f，外层的 f 相当于执行 f(Widget u= f(x))。在 vs 中，内层中最后 copy 的那个临时变量直接传递到外层 f( )中，这里就不会发生拷贝构造了。
在vs中，余下的 3 次，则就是 u--->v，u--->w，w--->一个临时变量。在 g++中，余下的 2 次，则就是 u--->v，u--->w，w--->一个临时变量(优化掉)。以此内推，vs 中每多一层 f，则调用 copy 的次数+3，g++中次数+2。
再来看看别的情况
首先说说 NRVO 优化满足的条件,根据标准规定：
NRVO (Named Return Value Optimization): If a function returns a class type by valueand the return statement's expression is the name of a non-volatile object with automaticstorage duration (which isn't a function parameter), then the copy/move that would be performed by a non-optimising compiler can be omitted. If so, the returned value is constructed directly in the storage to which the function's return value would otherwise be moved or copied.
一个示例如下：
Widget f(Widget u)
{
Widget v(u);
Widget w = u;
return u; //注意这里返回u了，u不是f函数作用域内的局部变量
}
int main()
{
Widget x;
Widget y = f(x);
}
在gcc中，则会执行1次构造和4次拷贝。说明这里没有触发NRVO。
用一个简单的重载运算符来说明一下编译器在开启NRVO和未开启NRVO情况下可能生成的代码。
class Complex
{
friend Complex operator+(const Complex&, const Complex&);
public:
Complex(double r = 0.0,double i = 0.0) : real(r), imag(i){}
Complex(const Complex& c) : real(c.real), imag(c.imag){}
Complex& operator= (const Complex& ){}
private:
double real;
double imag;
};
Complex operator+(const Complex& lhs,const Complex& rhs)
{
Complex resultValue;
resultValue.real = lhs.real + rhs.real;
resultValue.imag = lhs.imag + rhs.imag;
return resultValue;
}
编译器可能会将operator+的代码改写成如下
void ADD(const Complex& _result,const Complex& lhs,const Complex& rhs)
{
/*
*
*/
}
未使用NRVO时,编译器可能生成如下代码
void ADD(const Complex& _result,const Complex& lhs,const Complex& rhs)
{
Complex resultValue;
resultValue.Complex::Complex() //默认构造resultValue
resultValue.real = lhs.real + rhs.real; //注意以下两行和开启NRVO时的区别
resultValue.imag = lhs.imag + rhs.imag;
_result.Complex::Complex(resultValue); //拷贝构造_result
resultValue.Complex::~Complex(); //销毁resultValue
return;
}
使用NRVO时,编译器可能生成如下代码
void ADD(const Complex& _result,const Complex& lhs,const Complex& rhs)
{
_result.Complex::Complex(); //默认构造_result
_result.real = lhs.real + rhs.real; //注意以下两行和未开启RVO时的区别
_result.imag = lhs.imag + rhs.imag;
}
最后补充一下，这道题中所涉及的 NRVO 是 copy elision 中的一种。
关于copy elision 的一些介绍链接如下
而另一个备受争议的问题：函数传参是传值好还是传引用好，在某些细节问题上也和 copy elision 相关。以下两个链接就很好地讨论了这个问题。
