C++拷贝构造函数拷贝的函数返回值内存存储位置及相关问题

你提到的拷贝构造函数两次调用的行为，是关闭编译器复制消除优化时符合C++基础语义的表现，现代编译器默认开启优化的场景下会消除冗余拷贝，以下针对你的三个问题逐一解答：

问题1：被返回的对象c被拷贝到了内存中的哪个位置？ #

• 无优化场景下，函数按值返回的对象会先拷贝到调用方栈帧的预留临时存储区：main作为foo的调用方，在执行foo调用前会先在自身栈空间中预留一块和Cube类型大小匹配的临时内存，foo内执行return c时，会将foo栈帧上的局部对象c拷贝到这块main预留的临时内存中，foo栈帧销毁后局部c被回收，返回值的副本就保存在这块临时内存里。

问题2：为什么不直接将返回对象c拷贝存储到c2中？这样的实现方式效率不是更高吗？ #

• 你说的这种优化是实际存在的，就是C++标准明确支持的具名返回值优化（Named Return Value Optimization, NRVO），属于复制消除（copy elision）机制的一种。现代GCC、Clang、MSVC等编译器在开启优化（哪怕是最低级的-O1）时都会默认启用该优化：直接将foo内的局部对象c构造在main中c2对应的内存地址上，全程不需要调用拷贝构造函数，完全实现了你说的更高效率的逻辑。
• 未优化时会走两次拷贝的逻辑，是因为编译器需要先遵循C++的基础语义要求：按值返回的流程默认是「先构造返回值临时对象，再用临时对象初始化目标变量」的两步流程，优化属于标准允许的额外逻辑，默认未开优化时编译器会严格执行基础语义流程。

问题3：如果返回的对象c没有被存储到类似c2的变量中，为什么仍然会调用拷贝构造函数？ #

• 因为C的基础语义要求：只要函数是按值返回对象，且没有触发复制消除的条件，就必须构造一个完整的返回值临时对象，不管这个临时对象后续是否被使用。临时对象会在当前完整表达式执行结束后自动销毁，哪怕你没有变量接收它，临时对象的拷贝构造（或C11后的移动构造）、析构流程也会完整执行。

验证提示：使用GCC编译时添加-fno-elide-constructors参数会关闭复制消除，就能复现你提到的两次拷贝构造调用；默认编译不加该参数时，两次拷贝都会被优化消除，全程只会调用一次Cube的默认构造函数。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Hammad Ali