C++17 中具有不可移动类型和保证 RVO 的多个 return 值（结构化绑定）

Question

使用 C++ 17，我们将有可能 return 不可移动（包括不可复制）类型，例如 std::mutex，通过可以被认为是有保证的 return 值优化（ RVO): Guaranteed copy elision through simplified value categories:

struct nocopy { nocopy(nocopy&) = delete; nocopy() = default; };
auto getRVO(){
    return nocopy();
}

我们还将有 structured bindings，允许：

tuple<T1,T2,T3> f();
auto [x,y,z] = f();

或者（这里也使用我对特征的理解template argument deduction for constructors）

template<typename T1,typename T2,typename T3>
struct many {
  T1 a;
  T2 b;
  T3 c;
};
// (Original questions missed 'many' on the next line. Thanks, T.C.)
auto f(){ return many{string(),5.7, false} }; 
auto [x,y,z] = f();

但是这些功能组合起来能实现这样的功能吗？

auto get_ensured_rvo_str(){
    return std::pair(std::string(),nocopy());
}

auto get_class_and_mutex(){
    return many{SomeClass(),std::mutex(),std::string()};
}

int main(){
    auto rvoStr = get_ensured_rvo_str().first;
    auto [ mtx,sc,str ] = get_class_and_mutex();
}

我的想法是，要使其起作用，需要在形成 std::tuple 或 many 时保证聚合构造函数参数的 RVO，但不会将其命名为 RVO (NRVO) P0144R2提案中具体不包括？

旁注：P0144R2 特别提到支持仅移动类型：

2.6 Move-only types

Move-only types are supported. For example:
struct S { int i; unique_ptr<widget> w; };
S f() { return {0, make_unique<widget>()}; }
auto [ my_i, my_w ] = f();

Answer 1

template<typename T1,typename T2,typename T3>
struct many {
  T1 a;
  T2 b;
  T3 c;
};
auto f(){ return {string(),5.7, false} };

这不会编译。首先你从来没有说过 f 是 return 一个 many。其次，class 模板参数推导与构造函数一起工作，many 的唯一构造函数是隐式声明的默认、复制和移动构造函数。

你需要一个向导：

template<class T1, class T2, class T3>
many(T1, T2, T3) -> many<T1, T2, T3>;

auto get_ensured_rvo_str(){
    return std::pair(std::string(),nocopy());
}

这也不行。 nocopy() 被具体化为绑定到 pair 的构造函数的引用参数的临时对象，然后尝试从它移动但失败。不可能或不允许省略该临时文件。

（当然，正如 Nicol Bolas 在他的回答中指出的那样，get_ensured_rvo_str().first 中的 class 成员访问权限具体化了 [=21= 的 pair return 值]，因此 rvoStr 实际上会从该物化临时对象的 first 成员构造而来。但在此之前你就遇到了问题。）

auto get_class_and_mutex(){
    return many{SomeClass(),std::mutex(),std::string()};
}
auto [ mtx,sc,str ] = get_class_and_mutex();

这很好（假设你有推导指南）。聚合初始化不调用 many 的任何构造函数；它直接用相应的纯右值初始化器初始化成员。

Answer 2

Structured binding 被定义为在提取对单个值的引用或伪引用的基础上工作。也就是说，如果您这样做：

auto [x,y,z] = f();

你得到的是这样的：

auto HIDDEN_VALUE = f();
auto &x = get<0>(HIDDEN_VALUE);
auto &y = get<1>(HIDDEN_VALUE);
auto &z = get<2>(HIDDEN_VALUE);

在处理结构时，x、y 和 z 将不是引用；它们将是 "refers to" 实际数组成员的内容，但它不是实际引用。要点是 x、y 和 z 永远不会是任何东西的副本。

因此，问题是HIDDEN_VALUE是否被复制。很明显 HIDDEN_VALUE 是构造的值。因此，如果 f() 的 return 是纯右值，则保证省略规则将适用。

auto rvoStr = get_ensured_rvo_str().first;

表达式 get_ensured_rvo_str() 是一个纯右值。但是，对其应用 .first 的结果是 而不是 纯右值。应用 .first 会强制纯右值（根据保证省略规则）构造一个临时值，并对其应用 .first。提取的元素是一个 xvalue，将用于复制初始化 rvoStr.

所以在任何版本的标准下都没有复制到 rvoStr。

return many{SomeClass(),std::mutex(),std::string()};
...
auto [ mtx,sc,str ] = get_class_and_mutex();

我将假设您已经为编译 return 语句添加了必要的内容。

鉴于此，函数中的构造会直接在return处初始化HIDDEN_VALUE。并且聚合的每个成员都将直接由 prvalues 初始化，因此不会发生复制。

C++17 中具有不可移动类型和保证 RVO 的多个 return 值（结构化绑定）

Multiple return values (structured bindings) with unmovable types and guaranteed RVO in C++17

c++

aggregate

rvo

c++17

2.6 Move-only types