c++ - 保证复制省略如何工作？

Question

在 2016 年奥卢 ISO C++ 标准 session 上，一项名为 Guaranteed copy elision through simplified value categories 的提案被标准委员会投票为 C++17。

保证复制省略究竟是如何工作的？它是否涵盖了一些已经允许复制省略的情况，或者是否需要更改代码以保证复制省略？

Answer 1

在许多情况下允许发生复制省略。然而，即使它被允许，代码仍然必须能够像没有删除拷贝一样工作。也就是说，必须有一个可访问的复制和/或移动构造函数。

保证复制省略重新定义了许多 C++ 概念，因此可以省略复制/移动的某些情况实际上根本不会引发复制/移动。编译器不会删除拷贝；标准说这种复制永远不会发生。

考虑这个函数:

T Func() {return T();}

在非保证复制省略规则下，这将创建一个临时文件，然后从该临时文件移入函数的返回值。该移动操作可能会被省略，但 T即使从未使用过，也必须具有可访问的移动构造函数。

相似地:

T t = Func();

这是 t 的拷贝初始化.这将复制初始化 t返回值为 Func .然而， T仍然必须有一个移动构造函数，即使它不会被调用。

保证复制省略 redefines the meaning of a prvalue expression .在 C++17 之前，纯右值是临时对象。在 C++17 中，纯右值表达式只是可以具体化临时对象的东西，但它还不是临时对象。

如果您使用纯右值来初始化纯右值类型的对象，则不会具体化临时对象。当您这样做时 return T(); ，这通过纯右值初始化函数的返回值。由于该函数返回 T , 没有临时创建；纯右值的初始化只是直接初始化返回值。

需要理解的是，由于返回值是一个纯右值，所以它还不是一个对象。它只是一个对象的初始化器，就像 T()是。

当您这样做时 T t = Func(); ，返回值的纯右值直接初始化对象 t ;没有“创建临时和复制/移动”阶段。自 Func()的返回值是一个等价于 T() 的纯右值, t由 T() 直接初始化，就好像你已经做了 T t = T() .

如果以任何其他方式使用纯右值，则纯右值将具体化一个临时对象，该对象将在该表达式中使用(如果没有表达式，则将其丢弃)。所以如果你做了 const T &rt = Func(); ，纯右值将具体化一个临时对象(使用 T() 作为初始化器)，其引用将存储在 rt 中。 ，以及通常的临时生命周期延长的东西。

保证省略允许您做的一件事是返回不可移动的对象。例如， lock_guard不能被复制或移动，所以你不能有一个按值返回它的函数。但是通过保证复制省略，您可以。

保证省略也适用于直接初始化:

new T(FactoryFunction());

如 FactoryFunction返回 T按值，此表达式不会将返回值复制到分配的内存中。它将改为分配内存并将分配的内存直接用作函数调用的返回值内存。

所以按值返回的工厂函数可以直接初始化堆分配的内存，甚至不知道它。当然，只要这些函数在内部遵循保证复制省略的规则。他们必须返回类型为 T 的纯右值.

当然，这也有效:

new auto(FactoryFunction());

如果你不喜欢写类型名。

重要的是要认识到上述保证仅适用于纯右值。也就是说，您在返回命名变量时得不到任何保证:

T Func()
{
   T t = ...;
   ...
   return t;
}

在这种情况下， t仍然必须有一个可访问的复制/移动构造函数。是的，编译器可以选择优化复制/移动。但是编译器仍然必须验证可访问的复制/移动构造函数的存在。

所以命名返回值优化(NRVO)没有任何变化。