[More Effective C++] 20. 반환값 최적화(return value optimization)

항목 20 : 반환값 최적화(return value optimization)가 가능하게 하자.

 

 

객체를 값으로 반환하는 함수

• 리턴할 때 임시 객체의 생성 및 소멸이 필수적으로 발생한다.(항목 19 참조)
• 그렇다면 객체를 반환하지 않으면 발생하지 않을 비용이겠군.
• 하지만 반드시 객체를 반환하지 않으면 안되는 함수도 있다.

// 유리수
class Rational
{
public:
    Rational(int numerator = 0, int denominator = 1);
    ...
    int numerator() const;
    int denominator() const;
};

// 유리수에 대해 곱셈을 해주는 함수
// 반환값이 const여야 하는 이유는 항목 6 참조
const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);

• operator*는 객체를 반드시 반환해야 하는 함수이다.
  • 이 경우, 반환값을 위한 임시 객체를 안 만들래야 안 만들 수가 없다..

 

 

 

반환값을 값 대신 포인터로?

// 값 리턴을 피하기 위해 포인터를 리턴하는 함수
// 하지만 별로 안 좋은 방법..
const Rational* operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs);

Rationa a = 10;
Rational b(1, 2);

Rational c = *(a * b); // 너무나 부자연스러운 용법이기 때문이다.
// 더군다나 반환한 포인터 리소스 관리는 누가 할 것인가?
// 삭제를 안 해주면 리소스 누수인데..

 

 

 

반환값을 값 대신 참조자로?

// 참조자를 반환하는 방법.
// 하지만 불가능한 방법이다.
const Rational& operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
    Rational result(lhs.numerator() * rhs.numerator(),
                    lhs.denominator() * rhs.denominator());
                    
    // 범위를 벗어나면 소멸되는 객체를 참조자로 리턴한다?
    return result;
}

Rational a = 10;
Rational b(1, 2);

Rational c = a * b; // 문법 상으로는 어색하지 않지만..

 

 

 

반환값 최적화(return value optimization : RVO)

• 안타깝지만 객체를 값 반환하는 함수의 '값 반환' 부분은 수정할 방도가 없다.
• 그러므로 리턴 객체의 비용을 줄이는 것에 만족해야 한다.
  • 애초에 반환되는 객체의 비용이 없다면 값 반환 임시 객체를 없애려고 전전긍긍할 필요도 없다.
• 즉, 값 반환을 하지만 임시 객체의 비용이 들지 않는 함수를 추구하자.
  • 그 방법은, 객체 대신 생성자 인자를 반환하는 것이다.

const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
{
    // 생성자를 사용해 임시 Rational 객체를 만든다.
    // 즉, 지역 객체 대신 생성자 인자를 반환한다.
    return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(),
                    lhs.denominator() * rhs.denominator());
}

Rational a = 10;
Rational b(1, 2);

Rational c = a * b; // 이 경우 컴파일러 최적화의 여지가 있다.
// operator* 안에서 생기는 임시 객체, operator*가 반환하는 임시 객체를 모두 없애고
// 계산 결과값을 객체 c 메모리에 직접 넣어 초기화를 해준다.

• 대부분의 컴파일러는 위와 같은 컴파일러 최적화 기능을 갖추고 있다.
  • 이를 반환값 최적화(return value optimization : RVO)라고 한다.
• 여기서 조금 더 최적화를 하자면..
  • c는 이름이 붙은 객체인데, 이름이 붙은 객체는 컴파일러 최적화 혜택을 받을 수 없다.(항목 22 참조)
  • 하지만 operator*를 인라인 함수로 선언하면 이에 대한 오버헤드를 없앨 수 있다.

  • inline const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs){ ... }

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