禁用-fno-elide-constructors时拷贝构造函数调用次数疑问

问题背景 #

禁用拷贝省略（添加-fno-elide-constructors编译选项）编译给定代码后，输出显示拷贝构造函数被调用两次，但预期应为一次。疑惑该现象是标准规定还是实现细节，且Clang、GCC、MSVC均出现此结果。

代码实现 #

IntPointerWrapper类定义 #

struct IntPointerWrapper 
{
    int* data_pointer;

    IntPointerWrapper() : data_pointer(new int()) 
    {
        std::cout << "IntPointerWrapper()" << std::endl;
    }

    IntPointerWrapper(const IntPointerWrapper& other) : data_pointer(new int())
    {
        std::cout << "IntPointerWrapper(const IntPointerWrapper& other)" << std::endl;
        *data_pointer = *other.data_pointer;
    }

    IntPointerWrapper& operator=(const IntPointerWrapper& other)
    {
        std::cout << "operator=(const IntPointerWrapper& other)" << std::endl;
        *data_pointer = *other.data_pointer;
        return *this;
    }
    
    ~IntPointerWrapper() 
    { 
        std::cout << "~IntPointerWrapper() " << std::endl;
        delete data_pointer; 
    }
};

工厂函数及main函数 #

IntPointerWrapper bar() 
{
    IntPointerWrapper q;
    return q;
}


int main()
{
    IntPointerWrapper m = bar();
}

编译输出 #

IntPointerWrapper()
IntPointerWrapper(const IntPointerWrapper& other)
~IntPointerWrapper() 
IntPointerWrapper(const IntPointerWrapper& other)
~IntPointerWrapper() 
~IntPointerWrapper() 

原因解答 #

这是C++标准规定的行为，并非编译器实现细节，具体流程如下：

• 执行bar()函数时，先构造局部对象q，触发一次默认构造函数调用。
• 函数返回q时，由于禁用了拷贝省略，编译器必须将q拷贝构造到函数的返回临时对象中——这是第一次拷贝构造调用。
• 局部对象q完成使命，触发第一次析构函数调用。
• 回到main()函数，用返回的临时对象拷贝构造m——这是第二次拷贝构造调用。
• 临时对象不再被使用，触发第二次析构函数调用。
• 程序结束时，m被销毁，触发第三次析构函数调用。

关于C++版本的补充 #

• 在C++17之前，返回值优化（RVO）属于可选优化，禁用后必须严格执行两次拷贝构造操作。
• C++17引入了“保证拷贝省略”规则，对于return 局部对象这类场景，编译器必须直接在目标对象（m）的内存空间构造返回值，理论上不会产生临时对象。但-fno-elide-constructors选项会强制编译器模拟无优化时的拷贝行为，因此依然会触发两次拷贝构造调用，这是该选项的设计目的——展示未启用优化时的完整构造/析构流程。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Luckk