C11 中的输出参数或返回结构？

Question

我知道 C++11 具有移动语义，这意味着您可以直接从函数返回结构体，而不用担心它被复制（假设是一个简单的结构体），而不是通过输出参数写入结构体。

C11有这样的东西吗？或者返回的结构每次仍然被复制？输出参数仍然是这里的“最佳实践”吗？

Answer 1

我认为这里存在一些混乱，需要澄清。C++ 的语义和实现是不同的。

• C++ 中的“移动”与“复制”只是operator=您调用哪个构造函数（或）的问题。

• 结构成员的表示是否被复制的问题是一个完全独立的问题。换句话说，“处理器是否必须移动这些字节？” 不是语言语义的一部分。

语义学

MyClass func() {
    MyClass x;
    x.method(...);
    ...
    return x;
}

如果可用，则使用移动语义返回，但即使在 C++11 之前，也可以使用返回值优化。

我们更喜欢使用移动语义的原因是因为移动对象不会导致深层复制，例如，如果移动 a，std::vector<T>则不必复制所有T. 但是，您仍在复制数据！因此，从语义上讲std::move(x)，这是一个移动操作（将其视为使用线性逻辑而不是经典逻辑），但它仍然是通过在内存中复制数据来实现的。

除非你的 ABI 让你避免复制。这让我们...

执行

当您调用返回大型结构的函数时（术语“大”是相对的，它可能只是几个单词），大多数 ABI 会要求通过引用该函数来传递该结构。所以当你写这样的东西时：

MyClass func() { ... }

一旦你在汇编中查看它，它可能看起来更像这样：

void func(MyClass *ptr) { ... }

当然，这是一种简化！指针通常是隐式的。但重要的一点是，有时我们已经在避免复制。

案例分析

这是一个简单的例子：

struct big {
    int x[100];
};

struct big func1(void);

int func2() {
    struct big x = func1();
    struct big y = func1();
    return x.x[0] + y.x[0];
}

当我在 x64 上编译它时gcc -O2，我得到以下汇编输出：

    subq    $808, %rsp
    movq    %rsp, %rdi
    call    func1
    leaq    400(%rsp), %rdi
    call    func1
    movl    400(%rsp), %eax
    addl    (%rsp), %eax
    addq    $808, %rsp
    ret

可以看到没有任何地方被struct big复制。的结果func2()简单地放置在 的堆栈中func1()，然后堆栈被移动，以便下一个结果被放置在其他地方。

然而

• 在常见的 ABI 中，大型函数结果不会通过多个函数堆栈进行线程化。从上面返回x或将导致结构被复制。yfunc2()

• 但要记住！这与移动语义与复制语义无关，因为复制的结构数据只是实现细节而不是语言语义。在 C++ 中，使用std::move()仍可能导致结构被复制，只是不会调用复制构造函数。

结论：从 C 或 C++ 返回大型结构可能会导致复制该结构，具体取决于 ABI 的详细信息、函数的优化方式以及相关代码。但是，如果结构只有几个字长，我不会担心。