C++按值返回类对象经优化后的内存存储位置疑问

假设有自定义类Foo，存在两个看似矛盾的结论：一是C++类对象除非通过new分配，否则绝不会在堆上；二是函数按值返回的局部类对象不一定会发生数据拷贝。针对这个疑问，结合以下代码分析对象的存储位置：

class Foo {
...
}

Foo a(int x) {
  Foo result;
  doabc(x, result);
  return result;
}

Foo b(int x) {
  Foo result = a(x);
  doxyz(x,result);
  return result;
}

int main() {
    int x;
    cin >> x;
    Foo result = b(x);
    dosomethingelse(result);
    cout << result;
}

核心解答 #

1. 绝不会分配到堆上
   没有new/malloc这类显式堆分配操作的情况下，编译器绝对不会偷偷把对象放到堆内存中，自然也不需要自动插入delete代码。所有对象都始终在栈上。

2. 存储位置与栈帧归属
   这种避免拷贝的优化是命名返回值优化（NRVO），属于C++标准允许的编译器优化。当优化生效时：

   • 函数a里的局部对象result不会在a的栈帧里构造，而是直接在调用者b的栈帧中预留的result位置构造；
   • 同理，函数b里的result会直接在调用者main的栈帧中预留的result位置构造。
     整个过程跳过了中间的拷贝/移动操作，所有对result的修改都是直接在最终目标位置（调用者栈帧）执行，最终对象属于发起调用的函数栈帧。

3. 代码实际执行逻辑
   编译器会重构代码，让a、b、main里的result都指向main栈帧中的同一块内存。从doabc到doxyz再到dosomethingelse，所有操作都是直接对main里的result对象进行，没有任何对象拷贝行为。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者codepoet