为什么局部变量的 const-ness 会抑制返回值的移动语义？

Question

struct STest : public boost::noncopyable {
    STest(STest && test) : m_n( std::move(test.m_n) ) {}
    explicit STest(int n) : m_n(n) {}
    int m_n;
};

STest FuncUsingConst(int n) {
    STest const a(n);
    return a;
}

STest FuncWithoutConst(int n) {
    STest a(n);
    return a;
}

void Caller() {
    // 1. compiles just fine and uses move ctor
    STest s1( FuncWithoutConst(17) );

    // 2. does not compile (cannot use move ctor, tries to use copy ctor)
    STest s2( FuncUsingConst(17) );
}

上面的示例说明了在 C++11 中，正如在 Microsoft Visual C++ 2012 中实现的那样，函数的内部细节如何修改其返回类型。直到今天，我的理解是返回类型的声明是程序员需要知道的，以了解如何处理返回值，例如，当作为参数传递给后续函数调用时。 不是这样。

我喜欢在适当的地方创建局部变量const。它帮助我整理思路并清晰地构建算法。但请注意返回声明为const 的变量！即使不再访问该变量（毕竟执行了 return 语句），并且即使声明为 const 的变量早已超出范围（参数表达式的评估已完成），它无法移动，因此将被复制（如果无法复制，则编译失败）。

这个问题与另一个问题Move semantics & returning const values 有关。不同之处在于，在后者中，函数被声明为返回一个const 值。在我的示例中，FuncUsingConst 被声明为返回一个 volatile 临时变量。然而，函数体的实现细节会影响返回值的类型，并决定返回值是否可以作为其他函数的参数。

此行为是否符合标准？
这怎么能被视为有用？

额外问题：考虑到调用和实现可能在不同的翻译单元中，编译器如何在编译时知道差异？

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编辑：尝试改写问题。

一个函数的结果怎么可能比声明的返回类型更多？函数声明不足以确定函数返回值的行为，这似乎完全可以接受吗？对我来说，这似乎是 FUBAR 的一个案例，我只是不确定是该责怪标准还是微软的实施。

作为被调用函数的实现者，我不可能知道所有的调用者，更不用说监控调用代码的每一个微小变化。另一方面，作为调用函数的实现者，我不能依赖被调用函数不返回一个恰好在函数实现范围内声明为 const 的变量。

函数声明是一种契约。现在值多少钱？我们在这里讨论的不是语义等价的编译器优化，比如复制省略，这很好，但不会改变代码的含义。不管复制ctor是否被调用确实改变了代码的含义（甚至可以将代码破坏到无法编译的程度，如上图所示）。为了理解我在这里讨论的尴尬，请考虑上面的“奖金问题”。

Answer 1

我喜欢在适当的地方将局部变量设为 const。它可以帮助我整理思路并清晰地构建算法。

这确实是一个好习惯。尽可能使用const。但是，在这里，您不能（如果您希望您的 const 对象被移出）。

您在函数中声明 const 对象这一事实是一个承诺：只要对象还活着，您的对象的状态就永远不会改变 - 换句话说，从来没有它的析构函数被调用。甚至在之前它的析构函数被调用。只要它还活着，const 对象的状态就不会改变。

然而，在这里你以某种方式期望这个对象在它因超出范围而被破坏之前被移动，并且移动正在改变状态。您不能从 const 对象移动 - 即使您不再使用该对象也是如此。

然而，您可以做的是创建一个非const 对象并仅通过对绑定到该对象的const 的引用在您的函数中访问它：

STest FuncUsingConst(int n) {
    STest object_not_to_be_touched_if_not_through_reference(n);
    STest const& a = object_not_to_be_touched_if_not_through_reference;

    // Now work only with a

    return object_not_to_be_touched_if_not_through_reference;
}

通过一些纪律，您可以轻松地强制执行函数在创建对象后不应修改该对象的语义 - 除非在返回时允许从该对象移动。

更新：

正如 cmets 中 balki 所建议的那样，另一种可能性是将常量引用绑定到非常量临时对象（根据 § 12.2/5 将延长其生命周期），并在以下情况下执行 const_cast退货：

STest FuncUsingConst(int n) {
    STest const& a = STest();

    // Now work only with a

    return const_cast<STest&&>(std::move(a));
}

Answer 2

如果对象的复制/移动构造函数 [...] 被隐式 odr 使用并且特殊成员函数不可访问，则程序是非良构的

-- n3485 C++ 标准草案 [class.copy]/30

我怀疑您的问题出在 MSVC 2012 上，而不是 C++11 上。

这段代码，即使没有调用它，也是不合法的 C++11：

struct STest {
  STest(STest const&) = delete
  STest(STest && test) : m_n( std::move(test.m_n) ) {}
  explicit STest(int n) : m_n(n) {}
  int m_n;
};

STest FuncUsingConst(int n) {
  STest const a(n);
  return a;
}

因为没有合法的方式将a 转换为返回值。虽然可以省略返回值，但省略返回值并不会消除复制构造函数存在的要求。

如果 MSVC2012 允许 FuncUsingConst 编译，则违反 C++11 标准。