c++ - 为什么在返回参数时不允许 RVO？

Question

在 [C++11: 12.8/31] 中有说明:

This elision of copy/move operations, called copy elision, is permitted [...] :

— in a return statement in a function with a class return type, when the expression is the name of a non-volatile automatic object (other than a function or catch-clause parameter) with the same cv-unqualified type as the function return type, the copy/move operation can be omitted by constructing the automatic object directly into the function’s return value

这意味着

#include <iostream>

using namespace std;

struct X
{
    X() { }
    X(const X& other) { cout << "X(const X& other)" << endl; }
};

X no_rvo(X x) {
    cout << "no_rvo" << endl;
    return x;
}

int main() {
    X x_orig;
    X x_copy = no_rvo(x_orig);

    return 0;
}

将打印

X(const X& other)
no_rvo
X(const X& other)

为什么需要第二个拷贝构造函数？编译器不能简单地延长 x 的生命周期吗？

Answer 1

想象 no_rvo 定义在与 main 不同的文件中，这样在编译 main 时编译器只会看到声明

X no_rvo(X x);

并且不知道返回的 X 类型的对象是否与参数有 any 关系。据当时所知，no_rvo 的实现也可以是

X no_rvo(X x) { X other; return other; }

所以当它例如编译行

X const& x = no_rvo(X());

在最大限度优化时会执行以下操作。

• 生成临时 X 作为参数传递给 no_rvo
• 调用no_rvo，并将其返回值绑定(bind)到x
• destruct 它传递给 no_rvo 的临时对象。

现在，如果 no_rvo 的返回值与传递给它的对象是同一个对象，那么临时对象的销毁将意味着返回的对象的销毁。但这将是错误的，因为返回的对象绑定(bind)到一个引用，因此将其生命周期延长到该语句之外。然而，简单地不破坏参数也不是解决方案，因为如果 no_rvo 的定义是我上面显示的替代实现，那将是错误的。因此，如果允许函数重用参数作为返回值，则可能会出现编译器无法确定正确行为的情况。

请注意，对于常见的实现，编译器无论如何都无法优化它，因此正式允许它并不是一个很大的损失。另请注意，如果编译器能够证明这不会导致可观察行为发生变化(所谓的 as-if 规则)，那么编译器是允许优化拷贝。