复制省略返回值和 noexcept

Question

我有一个这样的函数模板：

template <typename T>
constexpr auto myfunc() noexcept
{
    return T{};
}

由于复制省略，这个函数模板是否保证为 noexcept？如果在构造函数内部抛出异常，是发生在函数内部还是函数外部？

Answer 1

复制省略所做的只是消除实际的复制或移动。一切都“好像”发生，而没有发生复制省略（当然，除了复制本身）。

构造发生在函数内部。复制省略不会改变这一点。它所做的只是消除实际复制/移动的发生（我是在重复自己吗？），因为函数的返回值被推回其调用者。

因此，如果该类的 default 构造函数抛出异常，noexcept 会从高轨道上摧毁整个事物。

如果复制/移动构造函数抛出异常，由于复制/移动没有发生，一切都会继续进行。

使用 gcc 7.3.1，使用 -std=c++17 编译：

template <typename T>
constexpr auto myfunc() noexcept
{
    return T{};
}

class xx {
public:

    xx() { throw "Foo"; }
};

int main()
{
    try {
        myfunc<xx>();
    } catch (...) {
    }
}

结果：

terminate called after throwing an instance of 'char const*'

现在，让我们混合起来，在复制和移动构造函数中都抛出异常：

class xx {
public:

    xx() { }

    xx(xx &&) { throw "Foo"; }

    xx(const xx &) { throw "Baz"; }
};

这将毫无例外地运行。

Answer 2

返回值的初始化发生在被调用者（包含return语句的函数）的上下文中。也就是说，如果您想保留处理由T 的默认构造函数抛出的异常的可能性，您应该不用noexcept 声明myfunc。

我了解混淆的根源：根据 C++17 及更高版本中的值类别分类法，prvalue 是构造对象的方法，而不是对象本身。考虑以下代码：

T foo() {
    return {};
}
T t = foo();

在 C++14 中，return 语句和 t 的初始化是两个独立的步骤，尽管省略作为优化是允许的。在第一步中，返回对象（a.k.a.“foo()”）从{} 复制初始化。在第二步中，t 从该返回对象复制初始化。显然，第一步发生在被调用者上下文中，第二步发生在调用者上下文中。

所以在 C++17 中，您可能会认为发生了类似的两步过程，只是使用了修改后的纯右值概念：即，由于 foo() 是纯右值，您可能会认为 return 语句只是创建一个配方（在概念上可以表示为[](void* p) { new (p) T{}; }），并且所述配方是在被调用者上下文中创建的，而该配方的执行以创建t 将发生在调用者上下文中。如果是这种情况，那么对 T 的默认构造函数的实际调用将发生在调用者的上下文中，因此它抛出的任何异常都不会遇到被调用者的外括号。

但是，该标准有明确的语言否认这种解释：

return 语句通过操作数的复制初始化 [...] 来初始化（显式或隐式）函数调用的泛左值结果或纯右值结果对象。

即t的初始化是由return语句本身完成的。这意味着t 在实际离开被调用者的最外层块之前已完全初始化。例如，如果被调用者中有任何局部变量需要销毁，这实际上发生在 t 已经初始化之后（因此这种行为可能与 C++14 的行为不同）。很明显，这些局部变量的销毁发生在被调用者上下文中（因此，如果由此引发异常，则搜索处理程序将遇到foo 的最外层块），同样清楚的是t 出现在被调用者上下文中。

Answer 3

这样做：

template <typename T> constexpr 
auto myfunc() noexcept(std::is_nothrow_default_constructible_v<T>)
{
    return T{};
}