c++ - 返回值优化的魔力是什么？

Question

基本上，我正在做的事情如下。我的 D 类具有三个构造函数(默认、移动、复制)和两个重载赋值运算符(移动和复制)。我希望任何 D 类型对象的创建都将调用至少五个中的一个。

但是，如下创建 D 对象“d4”不会调用它们中的任何一个:

D d4( foo() );  // foo returns a D

这是重现我想知道的问题的代码:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cassert>
using std::cout;
using std::endl;
    class D {
public:
    D()
    { cout << "D default"<<endl;}

    D(const D& d)
    {
        cout << "D copy" << endl;
    }

    D(D&& d)
    {
        cout << "D rval" << endl;
        assert(0);
    }

    D& operator=(D&& d)
    {
        cout << "D mv assign" << endl;
        return *this;
    }

    D& operator=(const D& d)
    {
        cout << "D copy assign" << endl;
        return *this;
    }

    volatile int v;
};

// return 
D foo()
{
    D res;
    cout <<"returning a non const D" << endl;
    return res;
}

int main()
{
    D d4(foo());

    return 0;
}

基本上，我假设 D(D&& d) 将被调用以创建 d4，因为 foo() 返回一个临时地址，其地址可能不会被占用。实际上，只有当返回值优化被 -fno-elide-constructors 禁用时，情况才会如此。

但是，如果未指定，即使在 -O0 上，RV 优化也会默认打开。然后，我看到的是这样的:

D default
returning a non const D

我从标准输出中看到的所有内容都来自 foo()。 d4 本身的创建没有给我任何帮助。这与我的预期不同。

我期待以下内容。返回值的内存空间分配在调用者的堆栈中，而不是被调用者的堆栈中。调用默认构造函数来访问内存空间。从被调用者的堆栈到调用者的堆栈不会发生复制。之后，另一个内存空间被分配到调用者的堆栈中。由于返回值是一个右值，因此调用移动构造函数以在“调用者堆栈中的另一个内存空间”上写入一些内容。

我知道这可能需要冗余内存空间。但是，特别是在我的示例中，移动构造函数将因 assert(0) 而终止。任何构造函数，但它会让程序继续。结果，返回值优化在程序输出方面产生了差异。

这是预期的吗？如果有，背后的原因是什么？我已经测试了 g++-7.3.0 和 clang++-5.0.1。他们是一样的。

Answer 1

因为您使用 C++17，它 promise RVO，即使您添加了 -O0。 this maybe help