c++ - 编译器在返回作为常量引用的字符串时是否避免复制？

Question

我想知道编译器是否会在以下情况下优化掉拷贝。我有一个类，其唯一的资源成员是一个可能有几 KB 大的字符串。我想让这个类的一个公共(public)成员访问那个字符串，但我不确定我是否应该让这个成员返回一个引用或者只是按值返回。假设我选择像这样按值返回

class A { 
  public: 
    A();
    ~A();
    std::string getString() { return str; } 
  private:
    std::string str;
} 

int main() { 
  A *a = new A;
  const std::string& str = a->getString();
  std::cout << str;
}

如果我将结果作为main中的const std::string&，编译器会优化并避免复制吗？

Answer 1

这在很大程度上是可能的，但编译器不太可能在这种用例中优化掉拷贝。

请注意，如果拷贝被优化掉，调用者的临时对象基本上会绑定(bind)为对象类成员的 const 引用。而const表示引用的值不能改变。

仅使用此问题中显示的代码，编译器可能会向自己证明，当 const 引用保留在范围内时，没有任何东西可以更改类成员的内容，因此它进行此优化是安全的。

但在更普遍的情况下，事情很快就会变得困惑。如果有其他类方法可能会更改被引用类成员的内容，如果在 const 引用的生命周期内有任何调用其定义不可见的函数或方法；最可能的结果是编译器无法知道在 const 引用的整个执行范围内是否有可能修改引用的类成员，因此它将被迫制作一个拷贝的字符串，以保证其 const-ness。

编译器可以自由地只进行那些不会在格式良好的程序中产生可见的、观察到的变化的优化。如果编译器无法证明优化结果没有可见的、可观察到的变化，则不会执行优化。

附言请注意，“修改”还包括销毁。提议的优化将 const 引用绑定(bind)到动态范围内的对象。如果中间有任何对 delete 的调用——显式或隐式地作为对各种库容器方法调用的一部分——编译器还必须向自己证明 delete d 对象不能是具有绑定(bind) const 引用的对象。