保证复制省略在函数参数中是否有效？

Question

如果我理解正确的话，从C++17开始，这段代码现在要求不进行任何复制：

Foo myfunc(void) {
    return Foo();
}

auto foo = myfunc(); // no copy

对于函数参数也是如此吗？在以下代码中，副本是否会被优化掉？

Foo myfunc(Foo foo) {
    return foo;
}

auto foo = myfunc(Foo()); // will there be copies?

- Maël Nison

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注意：您正在使用C++17，那么如果函数不需要参数，为什么还要使用void？ - Rakete1111

@Rakete1111，是否有任何标准要求放置那个 void？这可能是在我接触C++之前很久的事情了。 - 463035818_is_not_a_number

@tobi303 我不知道。可能是在C++标准化之前，当它仍然基于C时。但我不确定。 - Rakete1111

哦，我总是写 void - 在 C 中，我记得空和 void 之间有区别（如果我没记错的话，空允许任意数量的参数？），我想我习惯了 :) - Maël Nison

在C语言中，foo(void)是必需的，因为在C中，foo()表示接受任何参数的函数。而在C++中，foo()表示不带参数的函数，foo(void)仅用于向后兼容。 - rustyx

Answer 1

在C++17中，prvalues（“匿名临时对象”）不再是对象。相反，它们是构建对象的指示。
它们可以从其构造指令实例化临时对象，但由于没有对象在那里，因此不存在要省略的复制/移动构造。

Foo myfunc(Foo foo) {
  return foo;
}

因此，在这里，函数参数foo会被移动到myfunc的prvalue返回值中。 您可以从概念上将其视为“myfunc返回有关如何制作Foo的说明”。 如果您的程序“未使用”这些说明，则会自动实例化临时对象并使用这些说明。（顺便说一下，这些说明包括时间旅行条款；构造的时间点仍然在函数内部！）

auto foo = myfunc(Foo());

这里，Foo() 是一个 prvalue。它表示“使用 () 构造函数构造一个 Foo”。然后用它来构造 myfunc 的参数。没有省略，也没有调用拷贝构造函数或移动构造函数，只有 ()。 myfunc 中发生了其他事情。 myfunc 返回一个类型为 Foo 的 prvalue。这个 prvalue（也就是构造指令）被用于构造本地变量 auto foo。

因此，这里发生的是通过 () 构造了一个 Foo，然后将其移动到 auto foo 中。

C++14 和 C++17 不支持函数参数到返回值的省略（如果我没记错的话，我没有标准的章节和课文在这里）。但是，在 return func_arg; 上下文中使用时，它们会被隐式移动。

- Yakk - Adam Nevraumont

Answer 2

是和不是。引用cppreference的话：

在以下情况下，编译器需要省略类对象的复制和移动构造函数[...]：

- 如果在初始化中，初始化表达式是prvalue，并且源类型的cv-unqualified版本与目标类型的类相同，则使用初始化表达式初始化目标对象。 - 在函数调用中，如果返回语句的操作数是prvalue，并且函数的返回类型与该prvalue的类型相同。

因此，在您的第二个片段中，只会调用一个默认构造函数。首先，在myFunc中，foo从Foo()（1个默认构造）初始化。这意味着它将被省略（参见点1）。

接下来，myFunc 返回一个foo的副本，由于foo不是prvalue（第二点），因此无法省略。所以，由于foo是xvalue，会进行一次move操作。但实际返回值是prvalue，因为它是myFunc中foo的新实例，并且由于第一点，它被省略了。

总之，标准保证了一个默认构造和一个move。不能再有更多了。但是，编译器可能会完全省略这唯一的move。

- Rakete1111

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复制？我想你是指移动。在C++标准中，省略构造函数指的是与as-if规则不同的事情；你的意思是使用省略吗？ - Yakk - Adam Nevraumont

而C++17使某些类型的事情不再是对象；不会发生省略移动 / 复制。 - Yakk - Adam Nevraumont

@Yakk 是的，你说得对！:) 但是我不明白你关于非对象的观点。你能否详细说明一下？ - Rakete1111

在C++14中，prvalue是临时对象。在C++17中，prvalue是另一种东西；基本上是构造对象的指令。在某些情况下，可以通过prvalue来实现临时对象，但它们也可用于直接构造对象。请参见此SO答案。 - Yakk - Adam Nevraumont

但是，如果移动构造函数没有副作用，编译器实际上可能完全省略唯一的移动。嗯，复制/移动省略的一个基本要点不就是它们是唯一的上下文，在这种情况下“是否存在副作用并不重要”，因为允许省略所述副作用？ - underscore_d