在C中返回值优化和复制elision

2018-06-26 01:33:29

有些人没有意识到可以在C中传递和返回结构。我的问题是关于编译器在C中返回结构时做不必要的拷贝。像GCC这样的C编译器是使用返回值优化（RVO）优化还是这个一个C ++唯一的概念？我读过的关于RVO和copy elision的一切都是关于C ++的。

我们来看一个例子。我目前正在C中实现一个double-double数据类型（或者说float float，因为我发现它很容易进行单元测试）。考虑下面的代码。

typedef struct {
    float hi;
    float lo;
} doublefloat;

doublefloat quick_two_sum(float a, float b) {
    float s = a + b;
    float e = b - (s - a);
    return (doublefloat){s, e};
}

编译器是否会创建我返回的doublefloat值的临时副本，或者是否可以暂时复制临时副本？

那么C中的命名返回值优化（NRVO）呢？我有另一个功能

doublefloat df64_add(doublefloat a, doublefloat b) {
    doublefloat s, t;
    s = two_sum(a.hi, b.hi);
    t = two_sum(a.lo, b.lo);
    s.lo += t.hi;
    s = quick_two_sum(s.hi, s.lo);
    s.lo += t.lo;
    s = quick_two_sum(s.hi, s.lo);
    return s;
}

在这种情况下，我返回一个命名的结构。这种情况下的临时副本是否可以被删除？

应该说，这是C的一个普遍问题，我在这里使用的代码示例仅仅是示例（当我优化这个时，我将使用SIMD和intrinsics无论如何）。我知道我可以查看汇编输出以查看编译器的功能，但我认为这是一个有趣的问题。

RVO / NRVO在C中的“as-if”规则下显然是允许的。

在C ++中，你可以得到可观察的副作用，因为你已经重载了构造函数，析构函数和/或赋值运算符来提供这些副作用（例如，当其中一个操作发生时打印出来），但是在C中，有能力重载这些操作符，而内置的操作符没有明显的副作用。

如果不超载它们，你就不会从副本中获得明显的副作用，因此也没有什么能阻止编译器这样做。

之所以为C ++覆盖很多，是因为在C ++中，RVO有副作用（即不调用临时对象的析构函数，也不调用结果对象的复制构造函数或赋值运算符）。

在C中，没有可能的副作用，只有潜在的性能改进。我看不出有些编译器无法执行这样的优化。至少，没有什么东西在标准中禁止它。

无论如何，优化是编译器和优化级别相关的，所以我不会为关键代码路径下注，除非使用的编译器定义良好，并且不会发生变化（通常情况下仍然如此）。

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