c++ - move 构造函数与复制省略。哪一个会被调用？

Question

我这里有两段代码向您展示。它们是两个类，每个类都提供一个 Move 构造函数和一个返回临时值的函数。

• 在第一种情况下，返回临时值的函数调用 move 构造函数
• 在第二种情况下，返回临时值的函数只是告诉编译器执行复制省略

我很困惑:在这两种情况下，我都定义了一个 move 构造函数和一个返回临时值的随机成员函数。但行为发生了变化，我的问题是为什么。

请注意，在以下示例中，运算符 << 被重载，以便打印列表(在第一种情况下)和 double 据成员(在第二种情况下)。

<小时/>

调用 move 构造函数

template<typename T>
class GList
{
public:
    GList() : il{ nullptr } {}

    GList(const T& val) : il{ new Link<T>{ val,nullptr } }  {}

    GList(const GList<T>& copy) {}

    GList(GList<T>&& move)
    {
        std::cout << "[List] Move constructor called" << std::endl;

        // ... code ...
    }

    // HERE IS THE FUNCTION WHICH RETURNS A TEMPORARY!
    GList<T> Reverse()
    {
        GList<T> result;

        if (result.il == nullptr)
            return *this;

        ...
        ...
        ...

        return result;
    }
};

int main()
{

   GList<int> mylist(1);

   mylist.push_head(0);

   cout << mylist.Reverse();

   return 0;
}

输出为:

[List] Move constructor called

0

1

<小时/>

已执行复制省略

class Notemplate
{
   double d;
public:
   Notemplate(double val)
   {
      d = val;
   }

   Notemplate(Notemplate&& move)
   {
       cout << "Move Constructor" << endl;
   }

   Notemplate(const Notemplate& copy)
   {
       cout << "Copy" << endl;
   }

   Notemplate Redouble()
   {
       Notemplate example{ d*2 };
       return example;
   }
};

int main()
{
   Notemplate my{3.14};

   cout << my.Redouble();

   return 0;
}

输出为:

6.28

<小时/>

我期待在第二个示例中调用 move 构造函数。毕竟，该函数的逻辑是相同的:返回一个临时值。

有人能解释一下为什么没有发生吗？

如何处理复制省略？

我希望我的代码尽可能具有最佳的可移植性，我如何才能确保编译器进行此类优化？

Answer 1

在another SO answer的评论中，OP 在这里澄清了他的问题:

I heard that copy elision CAN occur even when there are more than 1 return statements. I'd like to know when a copy elision is forbidden

所以我试图在这里解决这个问题:

在以下情况下允许省略复制/move 操作(C++ 标准称为复制省略):

• 在具有类返回类型的函数的 return 语句中，当表达式是具有自动存储期限的非 volatile 对象的名称(其他比函数参数或由处理程序的异常声明引入的变量)具有与函数返回类型相同的类型(忽略 cv 限定)，可以通过构造来省略复制/move 操作自动对象直接进入函数的返回值。

• 在抛出表达式中，当操作数是非 volatile 自动对象(函数或catch子句参数除外)的名称时，其范围不超出在最内层的try block 末尾(如果有的话)，通过将自动对象直接构造到异常对象中，可以省略从操作数到异常对象的复制/move 操作。

• 当未绑定(bind)到引用的临时类对象被复制/move 到具有相同类型的类对象时(忽略 cv 限定)，可以通过构造临时对象直接进入省略复制/move 的目标。

• 当异常处理程序的异常声明声明一个与异常对象类型相同(cv 限定除外)的对象时，可以通过将异常声明作为异常对象的别名，如果除了执行异常声明所声明的对象的构造函数和析构函数之外，程序的含义将保持不变。无法从异常对象中进行 move ，因为它始终是左值。

在所有其他情况下禁止复制省略。

函数中 return 语句的数量与复制省略的合法性没有任何关系。然而，编译器可以不执行复制省略，即使它是合法的，出于任何原因，包括返回语句的数量。

C++17 更新

现在有一些地方强制执行复制省略。如果纯右值可以直接绑定(bind)到按值函数参数、按值返回类型或命名局部变量，则在 C++17 中复制省略是强制的。这意味着编译器甚至不必检查复制或 move 构造函数。合法的 C++17:

struct X
{
    X() = default;
    X(const X&) = delete;
    X& operator=(const X&) = delete;
};

X
foo(X)
{
    return X{};
}

int
main()
{
    X x = foo(X{});
}