使用纯右值函数返回值初始化对象是否会调用移动构造函数？

我最初编写如下代码用于验证NRVO的效果：

struct test_nrvo {
    bool b;
    long x[100];  // Too large to return in register
};

test_nrvo tester(test_nrvo* p) {
    test_nrvo result{ p == &result };
    return result;
}

bool does_nrvo() {
    test_nrvo result(tester(&result));
    return result.b;
}

int main() {
  __builtin_printf("nrvo: %d\n", does_nrvo());
}

在我使用的编译器-O0优化等级下，该代码正常输出nrvo: 1。

之后我尝试编写类似代码，验证返回纯右值场景下的RVO行为：

struct test_rvo {
    bool b;
    test_rvo(test_rvo* p) : b(p == this) {}
};

test_rvo tester(test_rvo* p) {
    return test_rvo(p);
}

bool does_rvo() {
    test_rvo result(tester(&result));
    return result.b;
}

int main() {
  __builtin_printf("rvo: %d\n", does_rvo());
}

（上述两个代码片段附加日志的版本）

运行后该代码输出rvo: 0，这意味着参数p和构造函数内的this指针指向不同地址，说明过程中至少存在两个不同对象，发生了移动构造操作。

当我删除移动构造函数或将移动构造函数定义为非平凡时，代码输出rvo: 1，看起来该场景下允许发生复制消除。

但令人困惑的是，即便是删除了移动构造函数（该场景下绝不可能存在两个不同对象），GCC下的constexpr版本依然编译失败，这似乎是GCC的bug；Clang在constexpr场景下的行为也和非constexpr场景存在差异。我据此推测该场景属于允许但非强制的复制消除，请问该结论是否正确？如果正确，为什么函数调用返回的纯右值，和其他必须进行移动消除的纯右值存在规则差异？

回答 #

核心结论 #

你的推测完全正确，这个场景下的复制消除属于标准允许但不强制的优化，不属于C++17引入的强制复制消除范畴。

规则差异的根本原因 #

C++17新增的强制复制消除，适用边界非常明确：仅当纯右值直接用于初始化同类型的目标对象时，才会强制省略临时对象的复制/移动。这个规则本质是重新定义了纯右值的物化时机——纯右值只是对象的初始化规则描述，只有在真正需要分配内存的场景才会物化成为实际对象，直接在目标内存上构造，不需要经过临时对象，这个行为和类的复制/移动构造是否存在、是否可访问完全无关。

而你测试的函数返回纯右值场景，从C++第一版标准开始就属于可选的返回值优化（RVO）范围，从未被纳入强制优化，核心原因有两个：

• 标准不约束ABI实现：强制要求跨函数的RVO，意味着所有编译器必须统一约定：调用方给被调用函数传入目标对象的地址，被调用函数直接在该地址上构造返回值。但大量现有平台的ABI已经沿用了旧的返回值传递规则，强制修改会彻底打破二进制兼容性，标准不可能做这种强约束。
• 函数返回场景无法保证优化必然成立：很多函数存在多分支返回逻辑，不同分支可能返回不同的具名对象、不同的临时值，编译器不可能在所有代码路径下都保证能消除复制，因此只能把优化的决定权交给编译器实现，由编译器根据成本判断要不要做。

观测到的编译器行为解释 #

• -O0下默认不做RVO输出rvo: 0，是因为无优化等级下编译器会尽量减少不必要的逻辑变换，加快编译速度。当类有可用的平凡移动构造时，移动临时对象的成本只有一次指针/值拷贝，开销极低，编译器干脆不做RVO；当你删除移动构造、或者移动构造是非平凡的（有额外逻辑、拷贝成本高），哪怕在-O0下编译器也会主动做RVO，避免调用高成本的构造函数。
• 测到的NRVO在-O0下生效，只是GCC/Clang对具名返回值的优化逻辑和临时返回值不同，同样属于可选优化，不是标准强制要求。
• constexpr场景下GCC编译失败、Clang行为不一致，确实是编译器实现bug：constexpr求值要求编译器模拟所有可观察的副作用，但可选复制消除的实现逻辑没有在constexpr求值器中被正确处理——实际上constexpr求值时编译器完全可以直接在目标对象上构造返回值，不需要走临时对象移动的路径，GCC目前在这块的实现存在已知缺陷。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Artyer