C++中带括号的返回语句中的nrvo/copy elision

Question

我正在研究以下代码，并使用我的Visual Studio 2017应用程序和两个不同的在线编译器得到了不同的结果。在发布模式下，Visual Studio在两种情况下都会省略复制/移动操作，而两个在线编译器只会在未加括号的返回语句中省略。我的问题是：谁是正确的，更重要的是，底层规则是什么。（我知道您可以与decltype(auto)语法一起使用括号。但这不是当前的用例。）

示例代码：

#include <iostream>
#include <cstdio>

struct Foo
{
    Foo() { std::cout << "default constructor" << std::endl; }
    Foo(const Foo& rhs) { std::cout << "copy constructor" << std::endl; }
    Foo(Foo&& rhs) { std::cout << "move constructor" << std::endl; }
    Foo& operator=(const Foo& rhs) { std::cout << "copy assignment" << std::endl; return *this; }
    Foo& operator=(Foo&& rhs) { std::cout << "move assignment" << std::endl; return *this; }
};

Foo foo_normal()
{
    Foo a{};
    return a;
}

Foo foo_parentheses()
{
    Foo a{};
    return (a);
}

int main()
{
    auto a = foo_normal();
    auto b = foo_parentheses();
    std::getchar();
}

在线编译器1： http://cpp.sh/75bux

在线编译器2： http://coliru.stacked-crooked.com/a/c266852b9e1712f3

在Visual Studio中以发布模式输出的结果为：

default constructor
default constructor

在另外两个编译器中，输出结果为：

default constructor
default constructor
move constructor

- phön

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这让我感到惊讶。我以为C++17需要复制省略，并且符合规范的实现不允许打印“移动构造函数”。 - nwp

看起来gcc理解(a)不是object的名称。也许将其标记为[tag:language-lawyer]。 - nwp

@Someprogrammerdude，有一些区别，但我猜在日常编程中并不重要。例如https://dev59.com/Tm445IYBdhLWcg3wpL1_#25615981。使用情况涉及到`decltype(auto)`。 - phön

@nwp 是的，我也很惊讶，但也许对于括号表达式有特殊(转换)规则。我现在意识到第一个编译器仅支持c++14。 - phön

Answer 1

这是标准中相关的引用：

引用： 所谓复制省略，即 copy elision，在以下情况下被允许（可以组合使用以消除多个复制）： (1.1) - 在返回类型为类的函数的返回语句中，当表达式是非易失性自动对象（不是函数参数或由处理程序的异常声明引入的变量（[except.handle]）），且具有与函数返回类型相同的类型（忽略cv-qualification）时，可以通过直接将自动对象构造到函数调用的返回对象中来省略复制/移动操作。

因此要求如下：

1. 在返回语句中
2. 在函数中
3. 返回类型为类
4. 当表达式是非易失性自动对象的名称（不是函数参数或由处理程序的异常声明引入的变量（[except.handle]））时
5. 具有与函数返回类型相同的类型（忽略cv-qualification）

我认为要求1、2、3和5已经满足，但是要求4没有被满足。 (a) 不是一个对象的名称。因此，在给定的代码中，不适用复制省略。由于移动构造函数具有副作用，因此它也不能根据类似规则省略。

因此，gcc 是正确的，visual studio（以及 clang）在这里是错误的。

- nwp

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(a) 不是一个对象的名称。https://timsong-cpp.github.io/cppwp/n4868/expr.prim.paren#1.sentence-2 - undefined

@LanguageLawyer - 即使假设该条款适用，编译器在这种情况下也不是“必须”进行拷贝省略；而是“允许”。据我所知，只有在（它本来就被允许并且）变量名包含子字符串“yesPleaseActuallyCopyElide”或类似荒谬的情况下，编译器才被允许进行拷贝省略。 - undefined

Answer 2

GCC 是正确的。

根据 [class.copy.elision] 段落 1：

在以下情况下（可以组合以消除多个副本），允许省略拷贝/移动操作，称为复制省略：

• 在具有类返回类型的函数中，当表达式是非易失性自动对象的名称（不是函数参数或由处理程序（[except.handle]）的异常声明引入的变量）与函数返回类型相同类型（忽略cv限定）时，在return语句中，可以通过将自动对象直接构造到函数调用的返回对象中来省略拷贝/移动操作。

• ...

带括号的表达式在return语句中不符合复制省略的条件。

实际上，在解决CWG 1597之前，return语句中带括号的id表达式甚至不能被视为一个右值以执行移动操作。

- xskxzr

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但为什么它不符合标准呢？仅仅因为名称在括号中吗？这是一个简单的规则吗？我曾经在某个地方读到过，表达式的评估将导致lvalue，但我对此并不了解。最终对我来说似乎很奇怪。 - phön

return语句中的括号表达式不符合复制省略的条件。请参考链接：https://timsong-cpp.github.io/cppwp/n4868/expr.prim.paren#1.sentence-2 - undefined

Answer 3

这里是P1155 "更多隐式移动"和P2266 "更简单的隐式移动"的作者。

简短回答：这是GCC的一个bug。现在已经修复了（在GCC 11和GCC 12之间）。

法律专家的回答可能是，return (x);是否应该触发复制省略仍然不清楚。但实际上，我认为所有供应商现在都在同一页面上。

[class.copy.elision] 的所有内容只是说，“……当 表达式 是非易失对象的名称时……” 你可能会认为，显然一个对象的名称不能包含括号——但是，另一方面，如果我们真的想要说“字面上指代变量的标识符”，我们有一个非常成熟的术语来描述它：我们会说“……当 表达式 是命名了非易失对象的id-expression时……”而我们并没有这样说。

同时，在 C++20 和 C++23 中，我们更加谨慎地清理了“隐式移动”的措辞。[expr.prim.id.unqual]/4 现在（在 C++23 中）说：

在以下情况下，id-expression 可以被视为 移动可选：

• (4.1) 如果 id-expression（可能带括号） 是 return 或 co_return 语句的操作数...
• (4.2) 如果 id-expression（可能带括号） 是 throw-expression 的操作数...

因此，这意味着 return (x); 百分之百会经历 "隐式移动"。由于开发商知道这一点，他们可以正确理解，在可能时它也应该进行复制省略。

- Quuxplusone