当一个类/结构在没有 RVO 的情况下返回时会发生什么？答案

【问题标题】：What happens when a class/struct is returned WITHOUT RVO?当一个类/结构在没有 RVO 的情况下返回时会发生什么？
【发布时间】：2019-05-29 04:49:05
【问题描述】：

我了解 RVO 通常是可取的，但如果无法应用会发生什么情况？具体来说，生成的汇编代码如何将本地类/结构实例返回给它的调用者？

MyClass callee() {
    MyClass a;
    /* RVO is disabled */
    return a;
}

void caller() {
    /* RVO is disabled */
    MyClass b = no_rvo();
}

在这种情况下，堆栈是什么样的？ caller()和callee()是否分别在堆栈上为a和b分配空间，然后将a复制到b？如果是这样，callee() 末尾的 RET 语句是否将堆栈指针完全递减到之前的值，还是在复制操作后释放了 a 的堆栈内存？

【问题讨论】：

您可以在godbolt.org 上亲自尝试。使用__attribute__((noinline,noclone))，这样您就可以在启用优化的情况下进行编译，并且仍然可以看到函数调用。如果我能解决这个问题，我可能会在我的答案中添加一个示例。

【解决方案1】：

这取决于调用约定。但是所有 x86 32 位和 64 位调用约定都做出相同的选择，并将指向返回值的指针作为“隐藏”的第一个参数传递。

callee 仍然可以优化掉a（除非有其他东西阻止了这种情况的发生）并直接存储到该返回值指针中。

非平凡可复制类型可能需要在某些时候运行复制构造函数，并为a 运行析构函数。

但是回复：您的实际问题，启用优化后，调用者会将&b 作为返回值指针传递。

在禁用优化的情况下，我想我已经看到一些编译器为单独的临时返回值创建空间，然后从那里复制，这对于可简单复制的类型来说是非常多余的。

理论上，返回值指针可以指向堆栈内存以外的其他地方，例如如果分配给static MyClass arr[10]的元素。

但它不能指向任何callee 可以访问任何其他方式的东西，因为在 C++ 抽象机中，返回值是一个单独的对象，在函数返回之前没有任何东西可以指向.

【讨论】：

另外，如果返回值是一个结构，它只包含一个寄存器大小的整数（或更小）IIRC，它只会被放入 x86_64 上的 rax 中。
@MatteoItalia：哦，是的，在 x86-64 System V 中，最多 16 个字节的小结构被打包到 RDX:RAX 中。或者如果它只是 FP 变量，则打包到低 8 个字节中每个 xmm1:xmm0。或完整 xmm0 中的 __m128。细节做因调用约定而异。我忘记了不可复制的对象会发生什么以及它们是否得到特殊处理。
最后一句话很有趣。 IIUC 你是说返回值指针不能指向一个全局变量，因为那时callee 不知道它们互为别名？但是如果编译器可以分析callee的定义，发现在修改返回值之前没有使用/读取该值呢？
@Acorn：哦，是的，IPA（程序间优化）可以允许许多通常不安全的事情，例如依靠函数实际上不会破坏易失性寄存器。 ABI / 调用约定必须在没有它的情况下工作，编译器在调用库中的函数时会这样做。（或者没有链接时优化，另一个翻译单元中的任何功能）。但是，是的，您正确理解了问题；那会是那种会坏的东西。