C++ 为什么当函数签名不返回右值引用时，返回右值引用会改变调用者的行为？

Question

我遇到了一些关于右值返回的行为，我无法理解。 假设我们有以下结构：

struct Bar
{
   int a;

   Bar()
      : a(1)
   {
      std::cout << "Default Constructed" << std::endl;
   }

   Bar(const Bar& Other)
      : a(Other.a)
   {
      std::cout << "Copy Constructed" << std::endl;
   }

   Bar(Bar&& Other)
      : a(Other.a)
   {
      std::cout << "Move Constructed" << std::endl;
   }

   ~Bar()
   {
      std::cout << "Destructed" << std::endl;
   }

   Bar& operator=(const Bar& Other)
   {
      a = Other.a;
      std::cout << "Copy Assigment" << std::endl;
      return *this;
   }

   Bar& operator=(Bar&& Other) noexcept
   {
      a = Other.a;
      std::cout << "Move Assigment" << std::endl;
      return *this;
   }
};

struct Foo
{
   Bar myBar;

   Bar GetBar()
   {
      return myBar;
   }

   // Note that we are not returning Bar&&
   Bar GetBarRValue()
   {
      return std::move(myBar);
   }

   Bar&& GetBarRValueExplicit()
   {
      return std::move(myBar);
   }
};

如下使用：

int main()
{
   Foo myFoo;

   // Output:
   // Copy Constructed
   Bar CopyConstructed(myFoo.GetBar());

   // Output:
   // Move Constructed
   Bar MoveConstructedExplicit(myFoo.GetBarRValueExplicit());

   // Output:
   // Move Constructed
   //
   // I don't get it, GetBarRValue() has has the same return type as GetBar() in the function signature.
   // How can the caller know in one case the returned value is safe to move but not in the other?
   Bar MoveConstructed(myFoo.GetBarRValue());
}

现在我明白为什么Bar MoveConstructedExplicit(myFoo.GetBarRValueExplicit()) 调用移动构造函数了。 但由于函数Foo::GetBarRValue() 没有显式返回Bar&&，我希望它的调用给出与Foo::GetBar() 相同的行为。我不明白在这种情况下为什么/如何调用移动构造函数。据我所知，没有办法知道GetBarRValue() 的实现将myBar 转换为rValue 引用。

我的编译器是否在对我进行优化（在 Visual Studio 的调试版本中对此进行测试，显然无法禁用返回值优化）？ 我觉得有点令人沮丧的是，调用方的行为可能会受到GetBarRValue() 的实现的影响。 GetBarRValue() 签名中的任何内容都没有告诉我们，如果调用两次，它将给出未定义的行为。在我看来，正因为如此，当函数没有显式返回 && 时，return std::move(x) 是不好的做法。

有人可以向我解释这里发生了什么吗？谢谢！

Answer 1

发生的事情是你在那里看到了省略。您正在使用Bar 的简单类型在return std::move(x) 上移动构造；那么编译器正在删除副本。

可以看到GetBarRValuehere的非优化汇编。对移动构造函数的调用实际上发生在 GetBarRValue 函数中，而不是在返回时发生。回到main，它只是做了一个简单的lea，根本没有调用任何构造函数。

Answer 2

关键是

   Bar myBar;

是Foo 的数据成员。因此，对于Foo的每个成员函数，它的生存时间都比他们的长。换句话说，这些函数中的每一个都返回一个值或对范围大于函数范围的值的引用。

现在，

Bar GetBar()
   {
      return myBar;
   }

编译器可以“看到”您返回的值将在函数完成后生效。函数必须“按值”返回它的值，而且由于它的参数肯定不是临时的，编译器会选择复制构造函数。

如果你像这样尝试这个功能：

Bar GetBar()
   {
      Bar myBar; // shadows this->myBar
      return myBar;
   }

编译器应该注意到返回值的范围即将到期，因此它将其“种类”从左值更改为右值并使用移动构造函数（或复制省略，但这是另一回事）。

第二个功能：

   Bar GetBarRValue()
   {
      return std::move(myBar);
   }
 

这里编译器可以“看到”与以前相同的返回值：该值必须“按值”传递。但是，程序员已将myBar 的“种类”从左值更改为x 值（可寻址的对象，但可以视为临时对象）。这意味着：“嘿，编译器，myBar 的状态不再需要保护，你可以窃取它的内容”。编译器会乖乖的选择move构造函数。因为你，程序员，让“他”这样做。

第三种情况，

   Bar&& GetBarRValueExplicit()
   {
      return std::move(myBar);
   }

编译器不会进行任何转换，也不会调用构造函数。只会返回类型为“r 值引用”的引用（“变相的指针”）。然后，该值将用于初始化对象MoveConstructed，这是将根据其参数类型调用移动构造函数的位置。