# (N)RVO vs RAII

C++ восхитительный язык. В нем столько идиом, концепций, и каждая со своей замечательной, иногда невыговариваемой, аббревиатурой! А самое замечательное в них то, что они иногда конфликтуют. И от их конфликта страдать придется разработчику. А иногда они вступают в симбиоз и страдать приходится еще больше.

В C++ есть конструкторы, деструкторы и приходящая с ними концепция RAII:
Захватывай и инициализируй ресурс в конструкторе, очищай и отпускай в деструкторе. И будет тебе счастье.

Ну что ж, давайте попробуем!

Сделаем какой-нибудь простенький класс, выполняющую буферизированную запись:

```C++
struct Writer {
public:
    static const size_t BufferLimit = 10;

    // захватываем устройство, в которое будет писать
    Writer(std::string& dev) : device_(dev) {
        buffer_.reserve(BufferLimit);
    }
    // в деструкторе отпускаем, записывая все, что набуферизировали
    ~Writer() {
        Flush();
    }

    void Dump(int x) {
        if (buffer_.size() == BufferLimit){
            Flush();
        }
        buffer_.push_back(x);
    }
private:
    void Flush() {
        for (auto x : buffer_) {
            device_.append(std::to_string(x));
        }
        buffer_.clear();
    }

    std::string& device_;
    std::vector<int> buffer_;
};
```

И попробуем им красиво воспользоваться:

```C++
const auto text = []{
    std::string out;
    Writer writer(out);
    writer.Dump(1);
    writer.Dump(2);
    writer.Dump(3);
    return out;
}();
std::cout << text;
```

[Работает!](https://godbolt.org/z/szhvbM). Печатает `123`. Все как мы и ожидали. Как похорошел язык!

Ага. Только работает оно исключительно потому что нам повезло. Тут, начиная с C++17, гарантированные NRVO (_named return value optimization_) и copy elision. А программа написана вообще-то с очень злобной ошибкой. И если мы возьмем, например, MSVC, который последним стандартам частенько забывает полностью соответствовать. То результат внезапно будет [иной](https://rextester.com/OKK46123).

Если мы чуть-чуть модифицируем программу:
```C++
    int x = 0; std::cin >> x;

    const auto text = [x]{
        if (x < 1000) {
            std::string out;
            Writer writer(out);
            writer.Dump(1);
            writer.Dump(2);
            writer.Dump(3);
            return out;
        } else {
            return std::string("hello\n");
        }
    }();
    std::cout << text;
```
то под clang все еще работает, а под gcc — [нет](https://godbolt.org/z/5GWba8)

И самое замечательное во всем этом безобразии, что никакое это не неопределенное поведение!

Помните, мы обсуждали [не работающее перемещение](../syntax/move.md)? И выясняли, что в C++ нет деструктивного перемещения. А оно все-таки есть. Иногда. Когда срабатывает оптимизация возвращаемого значения и удаление лишних вызовов конструкторов копий/перемещений.

Программы выше все неправильные. Они предполагают, что деструктор `Writer` будет вызван до возврата значения из функции. Чего никак быть не может. Деструкторы объектов вызываются всегда после возврата из функции. Иначе эти самые значения бы просто умирали, и вызывающий код всегда получал мертвый объект.

Но как же тогда оно иногда работает и скрывает такую печальную ошибку?
А вот как:

```C++
const auto text = []{
    std::string out;    
    Writer writer(out);  // (2) адреса out и text одинаковые. 
                         // по сути это один и тот же объект 
    writer.Dump(1);
    writer.Dump(2);
    writer.Dump(3);
    return out;     // (1) это единственная точка возврата из функции
                    // NRVO позволяет в качестве адреса временной 
                    // переменной out подложить адрес переменной,
                    // в которую мы запишем результат — text
}(); // (3) деструктор Writer пишет напрямую в text
```

Без всех хитроумных оптимизаций же происходит следующее:
```C++
const auto text = []{
    std::string out;     // (0) строка пуста
    Writer writer(out);  // (1) адреса out и text разные. Это разные объекты 
    writer.Dump(1);
    writer.Dump(2);
    writer.Dump(3);      // (2) записи не происходило — буфер не заполнился
    return out;          // (3) возвращаем копию out — пустую строку
}(); // (3) деструктор Writer пишет в out, она умирает и не достается никому
     // text пуст
```

Никакого неопределенного поведения тут, повторяю, нет. Просто всякий деструктор/конструктор с побочными эффектами как бы «сломан» из-за разрешенных и описанных в стандарте (и даже иногда гарантированных) оптимизаций.

Ну а в каком-нибудь Rust нам такую ерунду написать [просто не дадут](https://play.rust-lang.org/?version=stable&mode=debug&edition=2018&gist=c5c9b4edbf891d469214eae29a3ca1af). Такие дела.

Исправляется проблема либо вытаскиванием `Flush` наружу и явным вызовом его. Либо добавлением еще одной вложенной области видимости:
```C++
const auto text = []{
    std::string out;
    {
        Writer writer(out);
        writer.Dump(1);
        writer.Dump(2);
        writer.Dump(3);
    } // деструктор Writer вызывается здесь
    return out;
}();
std::cout << text;
```
Не забудьте только оставить комментарий, чтобы ваши коллеги случайно не удалили такие «лишние» скобочки. И проверьте, что ваш автоформаттер кода также их не удаляет.

## Полезные ссылки:
1. https://en.cppreference.com/w/cpp/language/copy_elision
2. http://eel.is/c++draft/class.copy.elision