使用 -fno-elide-constructors 编译时连续调用移动构造函数

Question

在以下代码中（使用-std=c++14 -Wall -fno-elide-constructors 在 gcc 9.2 上构建）：

struct Noisy {
    Noisy() { std::cout << "Default construct [" << (void*)this << "]\n"; }
    Noisy(const Noisy&) { std::cout << "Copy construct [" << (void*)this << "]\n"; }
    Noisy(Noisy&&) { std::cout << "Move construct [" << (void*)this << "]\n"; }
    Noisy& operator=(const Noisy&) { std::cout << "Copy assignment" << std::endl; return *this; }
    Noisy& operator=(Noisy&&) { std::cout << "Move assignment" << std::endl; return *this; }
    ~Noisy() { std::cout << "Destructor [" << (void*)this << "]\n"; }
};

Noisy f() {
    Noisy x;
    return x;
}

Noisy g(Noisy y) {
    return y;
}
int main(void) {
    Noisy a;
    std::cout << "--- f() ---\n";
    Noisy b = f();
    std::cout << "b [" << (void*)&b << "]\n";
    std::cout << "--- g(a) ---\n";
    Noisy c = g(a);
    std::cout << "c [" << (void*)&c << "]\n";
    std::cout << "---\n";
    return 0;
}

产生这种结果的原因：

Default construct [0x7ffc4445737a]
--- f() ---
Default construct [0x7ffc4445735f]
Move construct [0x7ffc4445737c]
Destructor [0x7ffc4445735f]
Move construct [0x7ffc4445737b]
Destructor [0x7ffc4445737c]
b [0x7ffc4445737b]
--- g(a) ---
Copy construct [0x7ffc4445737e]
Move construct [0x7ffc4445737f]
Move construct [0x7ffc4445737d]
Destructor [0x7ffc4445737f]
Destructor [0x7ffc4445737e]
c [0x7ffc4445737d]
---
Destructor [0x7ffc4445737d]
Destructor [0x7ffc4445737b]
Destructor [0x7ffc4445737a]

为什么 f() 中的本地 Noisy 对象 [0x7ffc4445735f] 的副本在移动到 f 的返回地址后立即被破坏（并且在 b 的构造开始之前）；而g() 似乎没有发生同样的情况？ IE。在后一种情况下（当g() 执行时），函数参数Noisy y、[0x7ffc4445737e] 的本地副本仅在c 准备好构造后被销毁。它不应该在被移动到g的返回地址后立即被销毁，就像f()一样吗？

Answer 1

这些是输出中地址的变量：

0x7ffc4445737a  a
0x7ffc4445735f  x
0x7ffc4445737c  return value of f() 
0x7ffc4445737b  b
0x7ffc4445737e  y
0x7ffc4445737f  return value of g()
0x7ffc4445737d  c

我把这个问题解释为：您强调以下两点：

• x 在构造 b 之前被销毁
• y 在c 被构造后被销毁

并询问为什么两种情况的行为不同。

---

答案是：在 C++14 中，[expr.call]/4 中指定的标准是在函数返回时应该销毁 y。然而，在函数返回的哪个阶段并没有明确说明这意味着什么。提出了 CWG 问题。

从 C++17 开始，规范现在由实现定义，y 是与函数的局部变量同时被销毁，还是在包含函数调用的完整表达式的末尾被销毁。事实证明，这两种情况无法调和，因为这将是一个破坏性的 ABI 更改（想想如果 y 的析构函数抛出异常会发生什么）；并且 Itanium C++ ABI 在完整表达式的末尾指定了销毁。

由于 C++14 的措辞含糊不清，我们不能肯定地说 g++ -std=c++14 不符合 C++14，但无论如何，由于 ABI 问题，它现在不会改变.

有关标准和 CWG 报告链接的说明，请参阅此问题：Sequencing of function parameter destruction 和 Late destruction of function parameters

Answer 2

如果您查看生成的程序集（例如on the compiler explorer），差异就很明显了。

在这里您可以看到，对于g 的调用，参数对象实际上是在main 函数中创建和销毁的。

所以对于g 函数，输出顺序是

1. 从a 复制构造参数y
2. 调用函数g，传递y
3. 函数内部g，y被移到临时返回对象中
4. 函数g返回
5. 返回main，临时返回对象被移动到c
6. 临时返回对象被破坏
7. 参数对象y被破坏

对于函数f，本地对象x在f的范围内构造和销毁：

1. f 被调用
2. x 是默认构造的
3. 临时返回对象是从x移动构造的
4. x 被破坏
5. 函数f返回
6. 临时返回对象移动到b
7. 临时返回对象被破坏