多返回点场景下C++的NRVO与复制省略问题问询

问题背景 #

编写了一段返回std::tuple<std::vector<int>, std::vector<int>>的C代码，疑惑在C17标准下是否会触发命名返回值优化（NRVO）。通过Compiler Explorer观察到vector出现两次内存分配与拷贝，想明确原因，并找到无需将列表作为参数传入的前提下，实现两个vector单次内存分配的修改方案。

原因分析 #

原代码中，tuple本身因返回值优化（RVO）仅进行了一次内存分配，但内部的vector却发生了拷贝。这是因为如果代码是直接构造临时tuple并返回，内部的vector对象属于临时对象，无法触发NRVO——编译器无法将这些临时vector的内存直接复用至函数返回的目标对象中，因此会产生额外的拷贝操作和内存分配。

优化方案 #

方案1：用std::move转移vector所有权 #

通过std::move将vector的所有权转移至返回的tuple中，避免拷贝操作，直接复用vector已分配的内存：

#include <tuple>
#include <vector>

std::tuple<std::vector<int>, std::vector<int>> get_vectors() {
    std::vector<int> vec1{1, 2, 3};
    std::vector<int> vec2{4, 5, 6};
    return {std::move(vec1), std::move(vec2)};
}

方案2：创建命名tuple触发NRVO #

提前定义一个命名的tuple变量，直接在该tuple内部构造和填充vector，最后返回这个命名变量。编译器会触发NRVO，将tuple及其内部vector的内存直接复用至返回目标，完全避免拷贝：

#include <tuple>
#include <vector>

std::tuple<std::vector<int>, std::vector<int>> get_vectors() {
    std::tuple<std::vector<int>, std::vector<int>> result;
    auto& vec1 = std::get<0>(result);
    auto& vec2 = std::get<1>(result);
    
    // 按需填充vector内容
    vec1.reserve(3);
    vec1.push_back(1);
    vec1.push_back(2);
    vec1.push_back(3);
    
    vec2.reserve(3);
    vec2.push_back(4);
    vec2.push_back(5);
    vec2.push_back(6);
    
    return result;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ramneet Singh