从析构函数抛出异常时的编译器差异探究

题目代码 #

#include <iostream>
#include <stdexcept>

struct A {
    A(char c) : c_(c) {}
    ~A() { std::cout << c_; }
    char c_;
};

struct Y { ~Y() noexcept(false) { throw std::runtime_error(""); } };

A f() {
    try {
        A a('a');
        Y y;
        A b('b');
        return {'c'};
    } catch (...) {
    }
    return {'d'};
}

int main()
{
    f();
}

预期输出与实际差异 #

根据C++17标准的[except.ctor]条款，该程序的预期输出应为bcad，但实际编译器测试结果不同：

• Clang 16.0 输出 bad
• GCC 13.1 输出 bacd

标准规定的执行流程 #

按照C++17标准要求，程序的执行步骤如下：

1. try块内依次构造A a('a')、Y y、A b('b')。
2. 执行return {'c'}时，先构造返回值临时对象A('c')。
3. 开始按构造逆序销毁try块内的局部对象：
   • 销毁A b('b')，输出b；
   • 销毁Y y时，其析构函数抛出异常，触发catch(...)；
   • 进入异常处理流程后，需销毁try块内剩余的局部对象A a('a')，输出a；
   • 同时，已经构造完成的返回值临时对象A('c')必须被销毁，输出c；
4. catch块执行完毕后，执行return {'d'}，构造A('d')，函数返回后该对象被销毁，输出d。
   最终拼接输出为bcad。

编译器差异的具体原因 #

GCC 13.1的bacd输出 #

GCC在异常处理流程中，销毁对象的顺序与标准规定不一致。当Y y析构抛出异常后，GCC优先销毁try块内剩余的局部对象A a('a')（输出a），再销毁返回值临时对象A('c')（输出c），而非标准要求的先销毁返回值临时对象。这导致输出顺序变为b→a→c→d，即bacd。

Clang 16.0的bad输出 #

Clang启用了返回值优化（RVO），直接将return {'c'}的返回值对象构造在main函数的栈帧中。当Y y的析构函数抛出异常时，Clang认为该返回值对象未被函数正常返回使用，因此不触发其析构，c没有被输出。后续流程中，销毁A b('b')（输出b）、A a('a')（输出a），进入catch块后返回A('d')，函数结束后销毁该对象（输出d），最终输出bad。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user3550394