在 C++ 复制省略期间如何管理内存？

Question

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
public :
    A()
    {
        cout<<"constructor is called"<<endl;
    }
    
    ~A()
    {
        cout<<"destructor is called"<<endl;
    }
    
    A(const A &s)
    {
        cout<<"copy constructor is called"<<endl;
    }
};

A beta()
{
    A a;
    cout<<"mem location a : "<<&a<<endl;
    return a;
}

int main(int argc, char** argv) {
    A b = beta();
    cout<<"mem location b : "<<&b<<endl;
    return 0;
}

以上程序生成以下输出：

constructor is called
mem location a : 0x7ffc12bdaf77
mem location b : 0x7ffc12bdaf77
destructor is called

据我所知，只创建了 A 的一个实例，而不是 A a 和 A b 的 2 个实例，因为复制省略或 return 值优化。但是从内存的角度来看上面的程序，object a 位于函数 beta 的堆栈激活记录或堆栈 space 中，并且具有内存位置 0x7ffc12bdaf77 。当它 returns 来自 beta 时，复制省略使对象 b 与对象 a 相同而不是复制它。所以，现在 b 也有地址 0x7ffc12bdaf77 。我无法理解 if b 仍然是函数 main 的局部并且存在于它的堆栈中 space，它怎么会占用 main 堆栈之外的内存 space ？

Answer 1

在 Microsoft x64 调用约定中，一个隐藏指针将作为 beta 的第一个参数添加到前面。该指针包含 b 的地址，它将位于 main 的堆栈帧上。该指针将用于立即在 main 的堆栈帧上同时创建 a 和 b。所以换句话说，a 不存在于 beta 的栈帧上；从内存的角度来看，a 和 b 是等价的。

Answer 2

As far as I understand just a single instance of A was created rather than 2

正确。

how can it occupy a memory outside main's stack space ?

没有。

return 值只是在 main 调用的堆栈帧中创建的。

Answer 3

考虑这一行：A b = beta();。编译器如何实现它？

嗯，beta 是一些其他功能。 beta 的 return 值是 A。所以有两种可能的方法来实现这一点。编译器可以让 beta 为其 A return 值分配堆栈 space，但这可能会有问题，因为调用者需要使用该 return 值。因此，编译器让 caller 为 return 值分配堆栈 space。毕竟，调用者确实知道 return 值的 size/alignment，因此它拥有分配 space.

所需的一切信息

所以让我们选择后者。这意味着当编译器调用 beta 时，它会传入 beta 的 return 值所在的地址。但这也意味着编译器，对于 beta 的这个特定调用，可以只给 beta 的 return 值与它给 b.[=30 的地址相同的地址=]

所以就在那里，我们将函数的 return 值的副本删除到 b。

所以当编译器去编译 beta 时，它知道调用者将给它一个指向 return 值应该去哪里的指针。所以 return a; 语句从 a 变量语义上复制到这个 return 值对象中。

但是，编译器可以看到整个 beta。并且可以看出a变量是一个局部变量，在所有的控制路径上都得到了returned。因此，编译器可以将 a 放入调用者为 return 值提供的内存中，而不是给 a 一个单独的堆栈地址。

所以，我们再次将 a 中的一个副本删除到 return 值中。

在 C++ 复制省略期间如何管理内存？

How is memory managed during C++ copy elision?

c++

copy-elision

c++11