C++ 标准是否保证函数 return 值具有常量地址？

Question

考虑这个程序：

#include <stdio.h>
struct S {
  S() { print(); }
  void print() { printf("%p\n", (void *) this); }
};
S f() { return {}; }
int main() { f().print(); }

据我所知，这里只构造了一个 S 对象。没有发生复制省略：首先没有要删除的副本，事实上，如果我明确删除副本 and/or 移动构造函数，编译器将继续接受该程序。

但是，我看到打印了两个不同的指针值。发生这种情况是因为我平台的 ABI returns 可简单复制类型，例如 CPU 中的这个类型，因此无法使用该 ABI 避免复制。即使在完全优化函数调用时，clang 也会保留此行为。如果我给 S 一个非平凡的复制构造函数，即使它不可访问，那么我确实会看到相同的值打印两次。

对 print() 的初始调用发生在构造期间，即在对象生命周期开始之前，但在构造函数中使用 this 通常是有效的，只要它不在一种要求构造完成的方式——例如，不强制转换为派生 class——据我所知，打印或存储其值不需要构造完成。

标准是否允许此程序打印两个不同的指针值？

_{注意：我知道标准允许此程序打印同一指针值的两种不同表示形式，从技术上讲，我没有排除这种可能性。我可以创建一个不同的程序来避免比较指针表示，但这样会更难理解，所以我想尽可能避免这种情况。}

Answer 1

这不是答案，而是关于 g++ 和 clang[=30 的不同行为的注释 =] 在这种情况下，取决于 -O 优化标志。

考虑以下代码：

#include <stdio.h> struct S { int i; S(int _i): i(_i) { int* p = print("from ctor"); printf("about to put 5 in %p\n", (void *)&i); *p = 5; } int* print(const char* s) { printf("%s: %p %d %p\n", s, (void *) this, i, (void *)&i); return &i; } }; S f() { return {3}; } int main() { f().print("from main"); }

我们可以看到 clang (3.8) 和 g++ (6.1) 的处理方式略有不同，但都得到了正确的答案。

clang（无 -O、-O1、-O2）和 g++（无 -O、-O1）

from ctor: 0x7fff9d5e86b8 3 0x7fff9d5e86b8 about to put 5 in 0x7fff9d5e86b8 from main: 0x7fff9d5e86b0 5 0x7fff9d5e86b0

g++（对于-O2）

from ctor: 0x7fff52a36010 3 0x7fff52a36010 about to put 5 in 0x7fff52a36010 from main: 0x7fff52a36010 5 0x7fff52a36010

似乎他们在这两种情况下都做对了——当他们决定跳过寄存器优化（g++ -O2）和当他们进行寄存器优化但按时将值复制到实际的 i （所有其他情况）。

Answer 2

T.C。在评论中指出这是标准的缺陷。是 core language issue 1590。这是一个与我的示例略有不同的问题，但根本原因相同：

Some ABIs require that an object of certain class types be passed in a register [...]. The Standard should be changed to permit this usage.

current suggested wording 将通过向标准添加新规则来解决此问题：

When an object of class type X is passed to or returned from a function, if each copy constructor, move constructor, and destructor of X is either trivial or deleted, and X has at least one non-deleted copy or move constructor, implementations are permitted to create a temporary object to hold the function parameter or result object. [...]

在大多数情况下，这将允许当前的 GCC/clang 行为。

有一个小的极端情况：目前，当一个类型只有一个删除的复制或移动构造函数时，如果默认，该构造函数将是微不足道的，根据标准的当前规则，如果删除该构造函数，该构造函数仍然是微不足道的：

12.8 Copying and moving class objects [class.copy]

12 A copy/move constructor for class X is trivial if it is not user-provided [...]

删除的复制构造函数不是用户提供的，下面的任何内容都不会使这样的复制构造函数变得不平凡。因此，按照标准的规定，这样的构造函数是微不足道的，并且 as specified by my platform's ABI，由于微不足道的构造函数，GCC 和 clang 在这种情况下也会创建一个额外的副本。我的测试程序的一行添加说明了这一点：

#include <stdio.h>
struct S {
  S() { print(); }
  S(const S &) = delete;
  void print() { printf("%p\n", (void *) this); }
};
S f() { return {}; }
int main() { f().print(); }

这会使用 GCC 和 clang 打印两个不同的地址，即使提议的解决方案也需要将相同的地址打印两次。这似乎表明，虽然我们将对标准进行更新以不再需要完全不兼容的 ABI，但我们仍需要对 ABI 进行更新以以与标准要求兼容的方式处理极端情况。

C++ 标准是否保证函数 return 值具有常量地址？

Does the C++ standard guarantee that a function return value has a constant address?

c++

return-value

abi

language-lawyer

c++11

clang（无 -O、-O1、-O2）和 g++（无 -O、-O1）

g++（对于-O2）