复制消除

强制的复制/移动操作消除

下列环境下，要求编译器省略类对象的复制和移动构造，即使复制/移动构造函数和析构函数拥有可观察副作用。直接将对象构造到它们本来要复制/移动到的存储中。复制/移动构造函数不必存在或可访问：

• 在 return 语句中，当操作数为与函数返回类型为同一类类型的纯右值（忽略 cv 限定）时：

T f() {
    return T();
}
 
f(); // 仅调用一次 T 的默认构造函数

返回类型的析构函数必须在 return 语句位置可访问且未被删除，即使无待销毁的 T 对象。

• 在对象的初始化中，当初始化器表达式为与变量类型为同一类类型的纯右值（忽略 cv 限定）时：

T x = T(T(f())); // 仅调用一次 T 的默认构造函数以初始化 x

这仅能在已知待初始化对象不是潜在重叠的子对象时应用：

struct C { /* ... */ };
C f();
struct D;
D g();
struct D : C {
    D() : C(f()) { }    // 初始化基类子对象时无消除
    D(int) : D(g()) { } // 无消除，因为正在初始化的 D 对象可能为某个其他类的基类子对象
};

注意：上述规则并不指定优化：针对纯右值和临时量的 C++17 核心语言规定本质上不同于之前的 C++ 版本：不再有用以复制/移动的临时量。描述 C++17 语义的另一种方式是“传递未实质化的值”：返回并使用纯右值时不实质化临时量。

返回值优化是强制要求的，而不再被当做复制消除；见上文。

• throw 表达式中，当操作数是具有自动存储期的非 volatile 对象的名字，其并非函数形参或 catch 子句形参，且其作用域不延伸超过最内层的 try 块（若有 try 块）时。
• catch 子句中，当实参与抛出的异常对象具有相同类型（忽略 cv 限定）时，省略异常对象的复制，而该 catch 子句体直接访问该异常对象，如同按引用捕获它一样（不可能从异常对象移动，因为它始终是左值）。如果这种复制消除会因为除了跳过该 catch 子句形参的复制构造函数和析构函数之外的任何原因，导致程序的可观察行为发生改变，则它被禁止（例如，当修改了 catch 子句的实参，并以 throw 重新抛出异常对象时）。

• 在协程中，可以消除将形参向协程状态内的复制/移动，只要除了对形参的构造函数与析构函数的调用被忽略以外，不改变程序的行为即可。若在暂停点后始终不使用形参，或者整个协程状态本就始终不在堆上分配，则可出现此情形。

• 在常量表达式和常量初始化中，保证进行返回值优化（RVO），但禁止具名返回值优化（NRVO）：

struct A {
    void *p;
    constexpr A(): p(this) {}
};
 
constexpr A g()
{
    A a;
    return a;
}
 
constexpr A a;          // a.p 指向 a
// constexpr A b = g(); // 错误： b.p 会悬垂，并会指向有自动存储期的临时量
 
void h()
{
    A c = g();          // c.p 可能指向 c 或转瞬即逝的临时量
}
 
extern const A d; 
constexpr A f()
{
    A e;
    if (&e == &d)
        return A();
    else
        return e;
    // 在常量求值中强制 NRVO 会导致矛盾，即当且仅当不执行 NRVO 时执行 NRVO
} 
// constexpr A d = f(); // 错误： d.p 悬垂

在 return 语句或 throw 表达式中，若编译器不能进行复制消除，但满足或本应满足复制消除的条件（不含源是函数形参的情况），即使对象由左值代表，编译器也将尝试使用移动构造函数；细节见 return 语句。