RVO失败时的力编译错误

Question

这里有很多关于什么时候可以做RVO的讨论，但是关于什么时候实际做的讨论不多。如前所述，RVO不能按照标准得到保证，但是是否有一种方法可以保证RVO优化成功或者相应的代码无法编译？

到目前为止，当RVO失败时，我部分地成功地使代码发出链接错误。为此，我声明副本构造函数，而不定义它们。显然，在我需要实现一个或两个复制构造函数(即x(x&&)和x(x const&) )的情况下，这既不健壮，也不可行。

这就引出了我的第二个问题:当用户定义的复制构造函数到位时，为什么编译器编写器选择启用RVO？

第三个问题：是否有其他方法为普通数据结构启用RVO？

最后一个问题(承诺)：，您知道有什么编译器可以使我的测试代码在gcc和clang的情况下表现不同吗？

下面是gcc 4.6、gcc 4.8和clang 3.3的一些示例代码，说明了问题所在。此行为不依赖于一般优化或调试设置。当然，选项--no-elide-constructors按它说的做，即关闭RVO。

#include <iostream>
using namespace std;

struct x
{
    x () { cout << "original x address" << this << endl; }
};
x make_x ()
{
    return x();
}

struct y
{
    y () { cout << "original y address" << this << endl; }
    // Any of the next two constructors will enable RVO even if only
    // declared but not defined. Default constructors will not do!
    y(y const & rhs);
    y(y && rhs);
};
y make_y ()
{
    return y();
}

int main ()
{
    auto x1 = make_x();
    cout << "copy of  x address" << &x1 << endl;
    auto y1 = make_y();
    cout << "copy of  y address" << &y1 << endl;
}

输出：

original x address0x7fff8ef01dff
copy of  x address0x7fff8ef01e2e
original y address0x7fff8ef01e2f
copy of  y address0x7fff8ef01e2f

RVO似乎也不适用于普通的数据结构：

#include <iostream>

using namespace std;

struct x
{
    int a;
};

x make_x ()
{
    x tmp;
    cout << "original x address" << &tmp << endl;
    return tmp;
}

int main ()
{
    auto x1 = make_x();
    cout << "copy of  x address" << &x1 << endl;
}

输出：

original x address0x7fffe7bb2320
copy of  x address0x7fffe7bb2350

更新：注意到某些优化很容易与RVO混淆。像make_x这样的构造函数帮助程序就是一个例子。参见这个例子，其中的优化实际上是由标准强制执行的。

Answer 1

问题是编译器做了太多的优化:)

首先，我禁用了make_x()的内联，否则我们无法区分RVO和内联。但是，我确实将其余部分放入了一个匿名命名空间中，这样外部链接就不会干扰任何其他编译器优化。(如证据所示，外部联系可以防止内联，谁知道还有什么.)我重写了输入输出，现在它使用了printf()；否则生成的程序集代码会因为所有的iostream内容而变得杂乱无章。所以密码：

#include <cstdio>
using namespace std;

namespace {

struct x {
    //int dummy[1024];
    x() { printf("original x address %p\n", this); }
};

__attribute__((noinline)) x make_x() {
    return x();
}

} // namespace

int main() {
    auto x1 = make_x();
    printf("copy  of x address %p\n", &x1);
}

我和我的同事一起分析了生成的汇编代码，因为我对gcc生成的程序集的理解非常有限。今天晚些时候，我在-S -emit-llvm标志中使用clang来生成LLVM组件，我个人认为它比X86组装/气体合成更好、更容易阅读。使用哪个编译器并不重要，结论是一样的。

我在C++中重写了生成的程序集，如果x为空，则大致如下所示：

#include <cstdio>
using namespace std;

struct x { };

void make_x() {
    x tmp;
    printf("original x address %p\n", &tmp);
}

int main() {
    x x1;
    make_x();
    printf("copy  of x address %p\n", &x1);
}

如果x很大( int dummy[1024];成员未注释)：

#include <cstdio>
using namespace std;

struct x { int dummy[1024]; };

void make_x(x* x1) {

    printf("original x address %p\n", x1);
}

int main() {
    x x1;
    make_x(&x1);
    printf("copy  of x address %p\n", &x1);
}

结果表明，如果对象是空的，make_x()只需要打印一些有效的唯一地址。如果对象是空的，make_x()可以自由地打印一些有效地址，指向它自己的堆栈。也没有什么要复制的，也没有什么可以从make_x()返回的。

如果您使对象更大(例如，添加int dummy[1024];成员)，它就会被构造到位，这样RVO就会启动，并且只有对象的地址被传递给make_x()来打印。没有对象会被复制，什么都不会被移动。

如果对象是空的，编译器可以决定不将一个地址传递给make_x() (这会浪费多少资源？:)，但是让make_x()从自己的堆栈中组成一个唯一的、有效的地址。当这种优化发生时，有些模糊，很难推理(这就是您在y中看到的)，但这并不重要。

在那些重要的情况下，RVO似乎会持续发生。而且，正如我先前的混淆所示，即使是整个make_x()函数也可以内联，因此首先不需要对返回值进行优化。

Answer 2

1. 我不相信有什么办法能保证这样做。RVO是一种优化，因此编译器可以在特定情况下确定使用RVO实际上是一种去优化，并选择不使用RVO。
2. 我假设您指的是您的第一个代码片段。在32位编译中，即使没有启用优化，我也无法在g++ 4.4、4.5或4.8 (通过ideone.com)上重现您的断言。在64位编译中，我可以再现您的非RVO行为。这闻起来像是g++中的64位代码生成错误。
3. 实际上，如果我在(2)中观察到的是一个bug，那么一旦修复了该bug，它就会正常工作。
4. 我可以确认，Sun也没有RVO你的具体例子，即使在32位编译。

但是，我确实想知道，您打印地址的内省代码是否导致编译器抑制优化(例如，它可能需要抑制优化以防止可能的混叠问题)。