c++ - 为什么 C++ 编译器不在按值传递方案中优化更多的字符串结构？

Question

_{(本题灵感来自Nicolai Josuttis' CppCon 2017 talk。)}

考虑以下源文件(对于一个对象，而不是一个完整的程序):

#include <string>

class C {
    std::string s_;
public:
    C(std::string s) : s_(s) { };
    void bar();
};

void foo() {
    std::string hello { "The quick brown fox jumped over the lazy dog" };
    C c { hello };
    c.bar();
}

及其compilation result on GodBolt .

即使使用 -O2(甚至使用 -O3)，字符串构造函数似乎也被调用了三次。具体来说，构造s，仅用于构造s_，然后销毁。我的问题:

• 是否允许编译器根据构造函数的参数简单地构造 s_，而不构造 s？
• 如果不是，是否允许编译器从 s 移动构造 s_，看看后者是如何未被使用的？
• 如果前面的任何一个答案是"is"——为什么 gcc 和 clang 不这样做？
• 如果 s 构造得当，编译器就不能避免构造 hello 吗，看看它怎么没有其他用处？或者至少摆脱它？

Answer 1

在 as-if 下，我确定您要求的大部分内容都可以完成，假设您进入链接时间并将 bar 设置为空并且从不覆盖新的任何地方。

但是，在 as-if 下，您的程序是一个空程序，它没有可观察到的效果。

根据抽象机的规则，不允许编译器从s 移动构造s_。如果您希望它被移动构造，std::move 它。

左值可以被视为右值的情况是有限且特定的，并且涉及 return x; 语句。这不是 return x; 语句。

因此您的代码必须将s 复制到s_。很可能它还应该生成警告作为实现质量问题。

编译器不允许将 s 省略为 s_。有一些c++20允许更激进的省略规则的提案。

但截至目前，只有在 as-if、纯右值或 return x; 语句下才允许省略。就好像消除真的很难用像分配这样复杂的东西来证明，大多数编译器都不会尝试。而且在目标文件生成时是不可能的，因为有人可以替换全局分配器。

想象一个全局分配器覆盖，它打印出完成了多少分配。然后使用那些“从未使用过”的对象，因为它们应该打印出它们所做的分配。

或者在 2 次分配后调用 exit 的全局分配器。产生的抽象机永远不应该调用 bar()；如果我们消除您的额外对象，程序将不会按照标准要求运行。