c - C11 中的输出参数或返回结构？

Question

我知道 C++11 具有移动语义，这意味着您可以直接从函数返回结构而不用担心它被复制(假设是一个简单的结构)，而不是通过输出参数编写结构。

C11有这样的东西吗？还是每次都复制返回的结构？输出参数仍然是这里的“最佳实践”吗？

Answer 1

我认为这里有一些混淆需要澄清。 C++ 的语义和实现是不同的。

• C++ 中的“移动”与“复制”只是您正在调用哪个构造函数(或 operator=)的问题。

• 是否复制结构成员的表示是一个完全不同的问题。换句话说，“处理器是否必须移动这些字节？”不是语言语义的一部分。

语义

MyClass func() {
    MyClass x;
    x.method(...);
    ...
    return x;
}

如果可用，这将使用移动语义返回，但即使在 C++11 之前，返回值优化也是可用的。

我们更喜欢使用移动语义的原因是因为移动对象不会导致深度复制，例如，如果您移动 std::vector<T>您不必复制所有 T .但是，您仍在复制数据!所以，std::move(x) 从语义上讲是一个移动操作(将其视为使用线性而不是经典逻辑)但它仍然是通过在内存中复制数据来实现的。

除非您的 ABI 让您避免复制。这将我们带到...

实现

当您调用一个返回大型结构的函数时(术语“大型”是相对的，它可能只是几个词)，大多数 ABI 将调用该结构通过引用传递给函数。所以当你写这样的东西时:

MyClass func() { ... }

一旦你在汇编中看到它，它可能看起来更像这样:

void func(MyClass *ptr) { ... }

当然，这是一个简化!指针通常是隐式的。但重要的一点是，我们已经在避免复制，有时。

案例研究

这是一个简单的例子:

struct big {
    int x[100];
};

struct big func1(void);

int func2() {
    struct big x = func1();
    struct big y = func1();
    return x.x[0] + y.x[0];
}

当我用 gcc -O2 编译它时在 x64 上，我得到以下汇编输出:

    subq    $808, %rsp
    movq    %rsp, %rdi
    call    func1
    leaq    400(%rsp), %rdi
    call    func1
    movl    400(%rsp), %eax
    addl    (%rsp), %eax
    addq    $808, %rsp
    ret

你可以看到无处是struct big复制。结果来自 func2()简单地放在堆栈上 func1() ，然后堆栈被移动，以便将下一个结果放在其他地方。

然而

• 在常见的 ABI 中，大型函数结果不会通过多个函数堆栈进行线程化。返回x或 y来自 func2()以上将导致结构被复制。

• 但是请记住!这与移动语义与复制语义无关，因为被复制的结构数据只是一个实现细节而不是语言语义。在 C++ 中，使用 std::move()可能仍会导致结构被复制，只是不会调用复制构造函数。

结论:从 C 或 C++ 返回大型结构可能会导致复制结构，取决于 ABI 的细节、函数的优化方式以及相关代码。但是，如果结构只有几个字长，我不会担心。