noreturn 的意义何在？

Question

[dcl.attr.noreturn] 提供以下示例：

[[ noreturn ]] void f() {
    throw "error";
    // OK
}

但是我不明白[[noreturn]]的意义何在，因为函数的返回类型已经是void了。

那么，noreturn 属性的意义何在？应该怎么用？

Answer 1

noreturn 属性应该用于不返回给调用者的函数。这并不意味着 void 函数（确实返回给调用者 - 它们只是不返​​回值），而是在函数完成后控制流不会返回到调用函数的函数（例如退出应用程序的函数，永远循环或抛出异常，如您的示例）。

编译器可以使用它来进行一些优化并生成更好的警告。例如，如果f 具有 noreturn 属性，编译器可能会在您编写 f(); g(); 时警告您 g() 是死代码。同样，编译器会知道在调用 f() 后不会警告您缺少 return 语句。

Answer 2

noreturn 不会告诉编译器该函数不返回任何值。它告诉编译器控制流不会返回给调用者。这允许编译器进行各种优化——它不需要保存和恢复调用周围的任何易失状态，它可以通过死代码消除任何可能跟随调用的代码，等等。

Answer 3

这意味着该功能将无法完成。调用f()后，控制流永远不会命中语句：

void g() {
   f();
   // unreachable:
   std::cout << "No! That's impossible" << std::endl;
}

编译器/优化器可以以不同的方式使用这些信息。编译器可以添加上面代码不可访问的警告，并且可以通过不同方式修改g() 的实际代码，例如支持延续。

Answer 4

以前的答案正确解释了 noreturn 是什么，但没有为什么它存在。我不认为“优化” cmets 是主要目的：不返回的函数很少见，通常不需要优化。相反，我认为 noreturn 存在的主要理由是避免误报警告。例如，考虑以下代码：

int f(bool b){
    if (b) {
        return 7;
    } else {
        abort();
    }
 }

如果 abort() 没有被标记为“noreturn”，编译器可能会警告此代码的路径中 f 没有按预期返回整数。但是因为 abort() 被标记为 no return 它知道代码是正确的。

Answer 5

从理论上讲，void 是其他语言中称为unit 或top 的类型。它的逻辑等价物是True。任何值都可以合法地转换为void（每种类型都是void 的子类型）。将其视为“宇宙”集合； 所有世界上的值没有共同的操作，所以没有对void类型的值的有效操作。换一种说法，告诉你某物属于宇宙集不会给你任何信息——你已经知道了。所以以下是合理的：

(void)5;
(void)foo(17); // whatever foo(17) does

但下面的赋值不是：

void raise();
void f(int y) {
    int x = y!=0 ? 100/y : raise(); // raise() returns void, so what should x be?
    cout << x << endl;
}

另一方面，

[[noreturn]] 有时被称为 empty、Nothing、Bottom 或 Bot，并且在逻辑上等同于 False。它根本没有值，并且这种类型的表达式可以转换为任何类型（即它的子类型）。这是空集。请注意，如果有人告诉您“表达式 foo() 的值属于空集”，则它高度提供了丰富的信息 - 它告诉您该表达式永远不会完成其正常执行；它会中止、抛出或挂起。它与void 完全相反。

所以下面的没有意义（伪C++，因为noreturn不是一流的C++类型）

void foo();
(noreturn)5; // obviously a lie; the expression 5 does "return"
(noreturn)foo(); // foo() returns void, and therefore returns

但是下面的赋值是完全合法的，因为throw 被编译器理解为不返回：

void f(int y) {
    int x = y!=0 ? 100/y : throw exception();
    cout << x << endl;
}

在理想情况下，您可以使用noreturn 作为上述函数raise() 的返回值：

noreturn raise() { throw exception(); }
...
int x = y!=0 ? 100/y : raise();

遗憾的是，C++ 不允许这样做，可能是出于实际原因。相反，它使您能够使用[[ noreturn ]] 属性，这有助于指导编译器优化和警告。