为何clang++与g++中std::initializer_list构造函数调用行为不同？

问题重现 #

测试代码（补充遗漏头文件后）：

#include <iostream>
#include <initializer_list>

struct Foo {
    Foo() {}

    Foo(std::initializer_list<Foo>) {
        std::cout << "initializer list" << std::endl;
    }

    Foo(const Foo&) {
        std::cout << "copy ctor" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Foo a;
    Foo b(a);
    Foo c{a};
}

使用g++ -std=c++20 -o main main.cpp编译运行输出：

copy ctor
copy ctor
initializer list

使用clang++ -std=c++20 -o main main.cpp编译运行输出：

copy ctor
copy ctor

差异根源 #

这个差异是列表初始化重载决议规则的编译器实现分歧，结合C++17起的强制复制消除机制共同导致的：

1. 列表初始化的标准决议逻辑 #

根据C++标准，非聚合类的列表初始化分两阶段执行重载决议：

• 阶段1：仅考虑类的初始化列表构造函数（参数为std::initializer_list<T>的构造），将整个初始化列表作为单个参数匹配。
• 阶段2：若阶段1无可行构造函数，再将初始化列表元素作为普通参数，匹配所有构造函数。

2. 编译器的实现差异 #

针对Foo c{a}这一行：

• GCC行为：严格遵循两阶段决议，阶段1中{a}可被隐式转换为std::initializer_list<Foo>，因此直接选中初始化列表构造函数，执行后输出对应日志。
• Clang行为：对单个同类型对象的列表初始化做特殊处理，跳过阶段1的初始化列表构造匹配，直接进入阶段2选择拷贝构造函数。

3. 强制复制消除的影响 #

C++17及以后标准规定：当用同类型对象直接初始化新对象时，编译器必须省略拷贝/移动构造函数的调用，哪怕构造函数有可见副作用（比如这里的cout输出）。因此Clang选中拷贝构造函数后，直接跳过了调用，没有产生额外输出。

验证方式 #

若修改拷贝构造函数为非const版本：

Foo(Foo&) {
    std::cout << "non-const copy ctor" << std::endl;
}

Clang会因无法绑定const引用报错，证明它确实在尝试匹配拷贝构造函数；而GCC仍能正常编译，输出initializer list。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者wowonline