关于NRV优化
在C++中，函数返回整数或指针是通过eax寄存器进行传递的，理解起来比较简单。
但是返回对象或结构体一直是令人感到困惑的问题。今天我整理了一下，将整个返回过程写下来，以作备用。
还是先通过一个例子来理解这个问题：
首先，定义一个类Vector：
class Vector
{
public:
int x,y;
};
然后定义函数add()对Vector对象进行操作：
Vector add(Vector& a, Vector & b)
{
Vector v;
v.x = a.x + b.x;
v.y = a.y + b.y;
return v;
}
现在的问题是：
如果调用如下语句：
Vector a, b; Vector c = add(a, b);
请问从a, b传入函数开始，一共创建了多少个对象？
在通常情况下我们会做出如下分析：
1. 在add()函数中创建对象v。
2. 函数返回，创建一个临时变量__temp0，并将v的值拷贝到__temp0中。
3. 最后创建对象c，通过操作符=，将__temp0中的对象拷贝到c中。
但其实，我们会在后面看到，整个过程就只创建了1个对象：c。
为了更清晰的分析整个调用过程，我们为Vector加上默认构造函数和拷贝构造函数，并增加一个静态变量count用于统计构造函数调用次数：
class Vector
{
public:
static int count;
static void init()
{
count = 0;
}
int x,y;
Vector()
{
x = 0;
y = 0;
// For analysis.
count ++;
printf("Default Constructor was called.[0x%08x]\n", this);
}
Vector(const Vector & ref)
{
x = ref.x;
y = ref.y;
// For analysis.
count ++;
printf("Copy Constructor was called.[copy from 0x%08x to 0x%08x].\n", &ref, this);
}
};
int Vector::count = 0;
然后在main()函数中写上调用代码：
Vector a, b;
Vector::init();
printf("\n-- Test add() --\n");
Vector c = add(a, b);
printf("---- Constructors were called %d times. ----\n\n\n", Vector::count);
使用cl编译。
（注：Microsoft (R) 32-bit C/C++ Optimizing Compiler Version 16.00.40219.01 for 80x86， Microsoft (R) Incremental Linker Version 10.00.40219.01）
完成后，运行程序，得到如下结果：
-- Test add() -- Default Constructor was called.[0x0012fef8] Copy Constructor was called.[copy from 0x0012fef8 to 0x0012ff60]. ---- Constructors were called 2 times. ----
由此可知，在没有优化的情况下，整个调用过程共创建了两个对象：
即：c和__temp0.
整个调用过程伪代码如下：
首先add()函数被编译器看做：
void add(Vector& __result, Vector& a, Vector & b)
{
__result.x = a.x + b.x;
__result.y = a.y + b.y;
return;
}
而调用代码同时被修改为：
Vector a, b;
Vector::init();
printf("\n-- Test add() --\n");
Vector __temp0; // 构造函数.
add(__temp0, a, b);
Vector c(__temp0); // 拷贝构造函数.
printf("---- Constructors were called %d times. ----\n\n\n", Vector::count);
现在就可以理解输出结果了吧。
这里要强调一点，看到”=”并不等于调用了Operator=()的代码，以下三种情况其实是等效的，都只调用了拷贝构造函数：
Vector b(a); Vector b = a; Vector b = Vector(a);
最精彩的部分在于，如果你用
cl /Ox
编译代码，使优化达到最大，再次运行，得到如下结果：
-- Test add() -- Default Constructor was called.[0x0012ff74] ---- Constructors were called 1 times. ----
这次，只调用了默认构造函数。这样的修改被称作Named Return Value(NRV) Optimization。
什么是NRV优化呢，顾名思义，就是保存返回值的变量不再使用没名没姓的__temp0这样的东西了，而是直接把c作为返回变量，因此应该将NRV翻译为“有名字的返回变量”吧，侯捷翻译的《深入探索C++对象模型》居然把它称为“具名数值”，真是不知所云。
言归正传，NVR优化的伪代码如下：
Vector c; add(c, a, b);
NVR优化的最大好处就是不会再去调用那次多余拷贝构造函数了（把__temp0拷贝到c），因此《深入探索C++对象模型》67页最下面才会说第一版没有拷贝构造函数，所以不能进行优化。其实是指优化的意义不大，或者说没有什么可优化的。
这是经过优化后的add函数汇编代码：
// segment of function: Vector add(Vecotr &a, Vector &b) 0040117B mov edx,dword ptr [esp+1Ch] // edx = b.x 0040117F add edx,dword ptr [esp+14h] // edx = edx + a.x 00401183 mov ecx,dword ptr [esp+20h] // ecx = b.y 00401187 add ecx,dword ptr [esp+18h] // ecx = ecx + a.y 0040118B mov dword ptr [esp+24h],edx // c.x = edx 0040118F mov edx,dword ptr ds:[40BDC0h] // inline - printf arguments 00401195 push edx // still arguments 00401196 push 4081E8h // arguments 0040119B mov dword ptr [esp+30h],ecx // c.y = ecx 0040119F call 004011AE // call printf() 004011A4 add esp,10h // function return routine. 004011A7 xor eax,eax 004011A9 pop esi 004011AA add esp,28h 004011AD ret
（注意：我尝试把Vector的拷贝构造函数删掉，同样生成了上面这段代码（一个字节都没变），因此我推测，拷贝构造函数并不是触发NRV优化的条件了，Lippman的书可能有点过时了。）
但是这样带来的坏处是，如果你在拷贝构造函数里面放上与拷贝无关的代码，比如我放入的printf和count++，那么这些东西就不会被调用了，产生优化前后代码不一致问题。所以大家要在此注意一下。