谁复制函数的返回值

Who copies the return value of a function?

本文关键字：返回值 函数 复制      更新时间：2023-10-16

是调用者还是被调用者复制或移动函数的返回值？例如，如果我想实现队列的pop（）函数，比如这个

template <typename T> 
class queue
{
    std::deque<T> d;
public:
    // ... //
    T pop()
    {
        // Creates a variable whose destructor removes the first
        // element of the queue if no exception is thrown. 
        auto guard = ScopeSuccessGuard( [=]{ d.pop_front(); } );
        return d.front();
    }
}

复制front元素后，是否调用了我的作用域保护的析构函数？

编辑：后续问题：线路是否会

auto item = q.pop();

现在是强异常安全吗？

返回值在局部变量超出范围之前被复制出来。复制/移动可能是到一个临时位置（堆栈或寄存器），或者直接到调用方自己的缓冲区或首选寄存器——这是一个优化/内联问题。

在涉及临时位置的情况下，编译器必须在调用者和被调用者之间安排一些工作分工，并且对于返回值（当然还有函数参数）有许多特定于操作系统和二进制对象/可执行文件格式的约定，因此用一个编译器编译的库/对象通常仍然可以与另一个编译器一起使用。

线路会。。。

auto item = q.pop();

是强异常安全的吗？

假设pop_front()不能throw，那么有趣的情况是返回一个临时位置，在函数返回后，值再次从该位置复制到调用方缓冲区。在我看来，你似乎没有得到足够的保护。Elision（被调用者直接在调用者的结果缓冲区/寄存器中构造返回值）是允许的，但不是必需的。

为了探索这一点，我编写了以下代码：

#include <iostream>
struct X
{
    X() { std::cout << "X::X(this " << (void*)this << ")n"; }
    X(const X& rhs) { std::cout << "X::X(const X&, " << (void*)&rhs
                                << ", this " << (void*)this << ")n"; }
    ~X() { std::cout << "X::~X(this " << (void*)this << ")n"; }
    X& operator=(const X& rhs)
    { std::cout << "X::operator=(const X& " << (void*)&rhs
                << ", this " << (void*)this << ")n"; return *this; }
};
struct Y
{
    Y() { std::cout << "Y::Y(this " << (void*)this << ")n"; }
    ~Y() { std::cout << "Y::~Y(this " << (void*)this << ")n"; }
};
X f()
{
   Y y;
   std::cout << "f() creating an X...n";
   X x;
   std::cout << "f() return x...n";
   return x;
};
int main()
{
    std::cout << "creating X in main...n";
    X x;
    std::cout << "x = f(); main...n";
    x = f();
}

使用g++ -fno-elide-constructors编译，我的输出（带有额外注释）是：

creating X in main...
X::X(this 0x22cd50)
x = f(); main...
Y::Y(this 0x22cc90)
f() creating an X...
X::X(this 0x22cc80)
f() return x...
X::X(const X&, 0x22cc80, this 0x22cd40)   // copy-construct temporary
X::~X(this 0x22cc80)   // f-local x leaves scope
Y::~Y(this 0x22cc90)
X::operator=(const X& 0x22cd40, this 0x22cd50)  // from temporary to main's x
X::~X(this 0x22cd40)
X::~X(this 0x22cd50)

很明显，分配发生在f()离开作用域之后：任何异常都将发生在您的作用域保护（这里用Y表示）被破坏之后。

如果main包含X x = f();或X x(f());，也会发生同样的情况，只是它是在销毁f()局部变量后调用的复制构造函数。

（我很欣赏一个编译器的行为有时是判断标准是否要求某些东西工作的糟糕依据，但反过来它就更可靠了：当它不工作时，要么编译器坏了——这是相对罕见的——要么标准不需要它关于标准的要求。）

为好奇的人详细介绍：并不是说代码只能以一种方式调用通常很有用，但可能是安全的是const X& x = f();，因为const引用延长了临时的生命周期，但我无法说服自己，标准要求拥有其寿命延长的临时函数，该函数被复制到没有任何额外副本的临时函数中；值得一提的是，它在我的程序中"起了作用"，有趣的是，临时占用的堆栈位置与删除返回值时使用的堆栈位置相同，这表明CCD_ 10代码是有效编译的，具有消除的能力，而CCD_。。。。

返回值的副本由被调用者完成，并且必须在调用析构函数之前进行，否则您无法返回本地构造的变量的值/内容。

这是标准中的相关章节：第12.4节，第11点（析构函数）

析构函数被隐式调用

  • 对于具有自动存储持续时间（3.7.3）的构造对象，当创建对象的块退出时（6.7）

我试图找到一个地方，上面写着"回归发生在毁灭之前"，但它并没有像我希望的那样清楚地说明这一点（除非我错过了什么）。

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