C++中能否实现与原函数参数行为一致的零开销函数包装器？

核心行为对比 #

首先看原始函数及直接调用的行为：

void Test(Object obj){}

直接调用时三种传参的不同表现：

Object a;
Test(Object{});     // 传入prvalue，C++17起可通过拷贝消除直接在形参位置构造，无额外拷贝/移动
Test(a);            // 传入左值，触发拷贝构造函数
Test(std::move(a)); // 传入xvalue，触发移动构造函数

但使用函数包装器（如std::invoke）时，无法复刻Test(Object{})的零开销：

std::invoke(Test, Object{}); // prvalue会被物化为临时对象，额外触发一次移动构造
std::invoke(Test, a);            // 行为与直接调用一致，触发拷贝构造
std::invoke(Test, std::move(a)); // 行为与直接调用一致，触发移动构造

无法实现零开销包装的本质原因 #

• 若包装器使用完美转发（通过引用绑定参数）：prvalue被绑定到引用时必须完成物化，生成临时对象，之后传递给按值形参只能通过移动/拷贝初始化，无法跳过临时对象直接构造形参。
• 若包装器按值接收参数：传入的prvalue会先构造包装器的参数（变为左值），再传递给目标函数时会触发额外的拷贝，开销更大。

两种方案都无法达成直接调用时的拷贝消除效果。

相关改进进展 #

这个问题已被C++标准社区关注，有针对性的提案试图解决：

• P0847R7 "Forwarding References for Parameters"：该提案已纳入C++23标准，允许包装器将prvalue直接转发给按值参数，避免临时对象物化带来的移动开销，让编译器可以进行拷贝消除。目前部分主流编译器已经开始支持该特性。
• 其他相关提案如P1065R3也从prvalue优化的角度，间接减少这类场景下的不必要构造。

在编译器完全支持C++23的相关特性前，仍无法实现完全等价于直接调用的零开销函数包装器。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者o_oTurtle