为何代码中无任何拷贝/移动构造函数被调用？（GCC环境）

代码示例 #

#include <iostream>

using namespace std;

struct foo{
    int x;
    double y;
    double z;

    foo(int x_,double y_,double z_)
    {
        x = x_;
        y = y_;
        z = z_;
    }
    foo(const foo& f){
        cout<<"foo copy for const ref called"<<endl;
        x = f.x;
        y = f.y;
        srand((unsigned ) time(nullptr));
        int z_ = rand();
        z = z_;
        cout<<f.x<<endl;
    }
    foo(foo&& f) {
        cout<<"foo copy for right ref called"<<endl;
        x = f.x;
        y = f.y;
        srand((unsigned ) time(nullptr));
        int z_ = rand();
        z = z_;
        cout<<f.x<<endl;
    }
};

int main()
{
    srand((unsigned ) time(nullptr));
    int rand_ = rand();
    foo f_(foo(rand_, 2, 3));
    cout<<f_.x<<' '<<f_.y<<' '<<f_.z<<endl;
}

运行输出 #

21862 2 3

疑问 #

原本预期foo(foo&& f)（移动构造函数）会被调用，且f_.z为随机值，但实际无任何拷贝构造函数被触发，f_.z的值为3，请问这是为什么？

解答 #

这是因为**复制消除（Copy Elision）规则中的返回值优化（RVO）**在起作用，这是C++标准明确允许的优化行为。

在代码语句foo f_(foo(rand_, 2, 3));中，从语法上看是先构造一个临时foo对象，再用这个临时对象去初始化f_，但C++标准允许编译器直接跳过临时对象的创建步骤，直接在f_的内存空间上调用foo(int, double, double)构造函数完成初始化——完全不需要触发移动或拷贝构造函数。

GCC在默认编译选项下（即使是-O0无优化模式）也会执行这个优化，所以你看不到移动/拷贝构造函数的输出，f_.z直接被初始化为3，而非移动构造函数中生成的随机值。

如果想要强制触发移动构造函数，可以给GCC添加编译选项-fno-elide-constructors，禁用复制消除优化，此时编译器会先创建临时对象，再调用移动构造函数初始化f_，就能得到你预期的输出。

另外注意：即便显式使用std::move包装临时对象（如foo f_(std::move(foo(rand_, 2, 3)));），编译器仍可能执行复制消除；只有加上-fno-elide-constructors选项，才能确保移动构造函数被调用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lucy