返回值的复制省略和noexcept

Question

我有一个类似于这样的函数模板：

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

因为复制省略，这个函数模板是否保证是noexcept的？如果在构造函数内部抛出异常，这会发生在函数内部还是外部？

- Martin Fehrs

Answer 1

所有的复制省略只是消除了实际的复制或移动。一切都发生在“好像”没有发生复制省略的情况下（当然，除了复制本身）。

构造函数发生在函数内部。复制省略不会改变这一点。它所做的只是消除实际的复制/移动，因为函数的返回值被推回到其调用者时（我是否重复了自己？）。

因此，如果类的默认构造函数抛出异常，则noexcept将从高空摧毁整个东西。

如果复制/移动构造函数抛出异常，则由于复制/移动未发生，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，让我们把它搅合起来，在复制构造函数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"; }
};

这段代码可以顺利执行，没有出现异常。

- Sam Varshavchik

Answer 2

返回值的初始化发生在被调用者的上下文中（包含return语句的函数）。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，您不应该使用noexcept声明myfunc。

我理解混淆的来源：根据C++17及更高版本中的值类别分类法，prvalue是构造对象的配方，而不是对象本身。请考虑以下代码：

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，尽管可以通过省略作为优化。在第一步中，返回对象（也称为"foo()"）从{}进行复制初始化。在第二步中，t从该返回对象进行复制初始化。显然，第一步发生在调用者上下文中，第二步发生在调用者上下文中。

因此，在C++17中，您可能认为会发生类似的两步过程，只不过使用了修订后的prvalue概念：即，由于foo()是一个prvalue，您可能认为return语句仅创建一个配方（可以概念上表示为[](void* p) { new (p) T{}; }），并且该配方在调用者上下文中创建，而执行该配方以创建t将在调用者上下文中发生。如果是这种情况，则对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，因此任何由它引发的异常都不会遇到调用者的外部大括号。

但是，标准明确否认了这种解释。

返回语句通过从操作数进行复制初始化[...]来初始化（显式或隐式）函数调用的glvalue结果或prvalue结果对象。也就是说，t的初始化是由return语句本身完成的。这意味着在调用者的最外层块实际上离开之前，t已经完全初始化。例如，如果调用方中有任何需要销毁的局部变量，则在t已经初始化之后才会发生（因此，此行为与C++14的行为可能不同）。正如清楚地表明这样的局部变量的销毁发生在调用方上下文中（因此，如果抛出异常，则搜索处理程序的位置将遇到foo的最外层块），t的初始化也发生在调用方上下文中。

- Brian Bi

Answer 3

像这样做：

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

- Jive Dadson