NRVO 什么时候开始？需要满足哪些要求？

Question

我有以下代码。

#include <iostream>    
struct Box {
        Box() { std::cout << "constructed at " << this << '\n'; }
        Box(Box const&) { puts("copy"); }
        Box(Box &&) = delete;
        ~Box() { std::cout << "destructed at " << this << '\n'; }
};
 
auto f() {
    Box v;
    return v; // is it eligible for NVRO?
}

int main() {
    auto v = f(); 
}

上面的代码产生错误。 call to deleted constructor/function in both gcc and clang

但是，如果我更改代码以返回纯右值，则代码有效。

auto f() {
      Box v;
      return Box(); // is it because of copy elision? 
  }
   

为什么会这样？是因为删除移动构造函数吗？如果我将复制和移动构造函数都更改为显式，它也会产生错误吗？

如果标记为已删除，为什么不能简单地使用定义的复制构造函数

编辑：

      compiled with -std=c++20 in both gcc and clang, error.
      compiled with -std=c++17 gcc, compiles.
      compiled with -std=c++17 clang, error.

编辑2：

      clang version: 12.0.0
      gcc version:   11.1

Answer 1

该程序中有两种不同的潜在错误。

auto v = f();在 C++14 及更低版本中是错误，因为该操作在逻辑上是移动构造，而在 C++17 及更高版本中不是错误，因为它是临时而不是移动构造的具体化。这是 C++17 保证的复制省略功能，与 NRVO 不同。

return v;在所有版本的 C++ 中都是错误，因为它在逻辑上是移动构造，并且构造函数需要存在且可访问。NRVO 大多数时候都会优化构造函数，但 NRVO 不是强制性的，它只是允许的，因此它不能使原本无效的程序变得有效。然而，gcc 并不能捕获这个错误std=c++17。相反，它会退回到复制构造函数。这似乎是一个 gcc 错误。

C++17 不强制要求 NRVO。当操作数是纯右值时，它要求在语句中进行复制省略return，因此在这种情况下不需要存在复制/移动构造函数。这就是为什么return Box();有效。

Answer 2

显然 C++20 标准发生了变化，影响了复制/移动省略（引用草案）：

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受影响的子条款：[class.copy.elision]
更改：返回隐式可移动实体的函数可能会调用构造函数，该构造函数采用对与返回的表达式不同的类型的右值引用。可以抛出函数和 catch 子句参数使用移动构造函数。

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以及给出的例子：

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struct base {\n  base();\n  base(base const &);\nprivate:\n  base(base &&);\n};\n\nstruct derived : base {};\n\nbase f(base b) {\n  throw b;                      // error: base(base &&) is private\n  derived d;\n  return d;                     // error: base(base &&) is private\n}\n

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以及[class.copy.elision]的要点（强调我的）：

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隐式可移动实体是具有自动存储持续时间的变量，它可以是非易失性对象，也可以是非易失性对象类型的右值引用。在以下复制初始化上下文中，\n在尝试复制操作之前首先考虑移动操作：

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如果 return ([stmt.return])\nor co_\xc2\xadreturn ([stmt.return.coroutine]) 语句中的表达式是一个（可能\n带括号的）id 表达式，它命名在中声明的隐式可移动实体\n最里面的函数或lambda 表达式的主体或参数声明子句，或者

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如果 throw 表达式 ([expr.throw]) 的操作数是一个（可能带括号的）nid 表达式，该表达式命名属于不包含最内层复合语句的范围的隐式可移动实体ntry-block 或 function-try-block（如果有），其复合语句或\nctor-initializer 包含 throw 表达式、重载解析以\n选择复制的构造函数或调用的 return_\xc2\xadvalue 重载为首先执行时就好像表达式或操作数是\nrvalue。如果第一次重载决策失败或未执行，\n则再次执行重载决策，并将表达式 or\n操作数视为左值。

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[注 3 ：无论是否发生复制省略，都会执行此两阶段重载决策。如果未执行省略，它会确定要调用的构造函数或\nreturn_\xc2\xadvalue 重载，并且\n所选的构造函数或\nreturn_\xc2\xadvalue 重载必须是可访问的，\n即使调用已被省略。\xe2\x80\x94尾注]

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