在保证复制省略的情况下，为什么需要完全定义类？

Question

对this post的跟进。请考虑以下内容：

class C;
C foo();

那是一对有效的声明。仅声明函数时，C不需要完全定义。但是，如果我们要添加以下功能：

class C;
C foo();
inline C bar() { return foo(); }

然后突然C必须是完全定义的类型。但是在保证复制省略的情况下，不需要任何成员。没有复制甚至没有动静，该值在其他地方初始化，并且仅在调用方（到bar）的上下文中销毁。

那为什么呢？标准中禁止使用什么？

Answer 1

出于兼容性原因和/或效率的考虑，保证的复制省略也有例外。即使可以另外保证复制省略，也可以复制琐碎的可复制类型。没错，如果这不适用，那么编译器将能够生成正确的代码，而无需了解C的任何细节，甚至不知道其大小。但是编译器确实需要知道这是否适用，为此，它仍然需要完整的类型。

根据https://timsong-cpp.github.io/cppwp/class.temporary：

  

15.2临时对象[class.temporary]

     

已创建1个临时对象

     

[...]

     

（1.2）-在实现需要传递或返回普通复制类型的对象时（见下文），并且

     

[...]

     

3当类类型X的对象传递给函数或从函数返回时，如果X的每个副本构造函数，move构造函数和析构函数都是琐碎的或删除的，则{{1 }}至少具有一个未删除的副本或移动构造函数，允许实现创建一个临时对象来保存函数参数或结果对象。临时对象分别从函数参数或返回值构造，并且函数的参数或返回对象被初始化，就好像使用未删除的琐碎构造函数来复制临时对象一样（即使该构造函数不可访问或将不会被选择）通过重载分辨率执行对象的复制或移动）。 [注意：此宽容度允许将类类型的对象传递给寄存器中的函数或从其中返回。 -尾注]

Answer 2

这与复制省略无关。 foo应该返回一个C值。只要您将引用或指针传递给foo，就可以。一旦您尝试调用foo（就像bar一样），它的参数大小和返回值就必须在手；知道的唯一有效方法是呈现所需类型的完整声明。 如果签名使用的是引用或指针，则所有必需的信息都会存在，您可以在没有完整类型声明的情况下进行操作。这种方法的名称是：pimpl ==指向IMPLementaion的指针，它被广泛用作隐藏源代码库发行版中详细信息的一种方法。

Answer 3

规则位于[basic.lval]/9：

  

除非另有说明（[dcl.type.simple]），否则prvalue必须始终具有完整类型或void类型； ...

Answer 4

尽管对此线程发布了答案数量和评论数量（已回答了所有我的个人问题），但我还是决定为“我们其他人”发布答案。我最初不了解OP的功能，但现在我知道了，所以我想分享一下。亲爱的读者，如果您已了解所有这些并感到无聊，请继续前进。

@xskxzr和@hvd有效地回答了这个问题，但是@hvd的帖子特别是用标准语，并假定读者知道按值回报（以及扩展名RVO）的工作原理，我想并不是每个人都会这样做。我以为是的，但是我却错过了一个重要的细节（当您仔细考虑时，它实际上是很明显的，但是仍然我错过了）。

因此，本文主要关注于此，以便我们大家都可以理解为什么（a）OP首先想知道为什么在编译bar()时出现问题，然后（b）随后意识到了原因。

因此，让我们再次查看该代码。鉴于此（即使类型不完整，这也是合法的）：

class C;
C foo();

为什么编译器无法编译此代码（我删除了inline是因为它无关紧要）：

C bar() { return foo(); }

来自gcc的错误消息是：

  

错误：返回类型“ C类”不完整

首先，被接受的答案引用了明确禁止它的标准中的相关段落，因此没有什么神秘之处。但是，OP（实际上是发表评论的Walter，实际上是评论员Walter）想知道为什么。

首先，在我看来这很明显：调用者需要为函数结果分配空间，而且它不知道对象有多大，因此编译器十分复杂。但是我没有一个窍门，而那个在于按值返回的工作方式。

现在，对于那些不知道的对象，按值返回类对象的方法是，调用者通过在堆栈上为返回的对象分配空间，并将指向该对象的指针作为隐藏参数传递给所调用的函数来进行构造，对象，对其进行操作，无论如何。

但是，这是菊花链，因此，如果我们具有以下代码（在调用C之前我们已完全定义bar()，则为该代码）：

class C
{
public:
    int x;
};

C c = bar ();
c.x = 4;

然后在调用 c之前分配bar()的空间，然后将c的地址作为隐藏参数传递给bar() ，然后直接传递到foo()，最后将构造的对象填充到所需的位置。因此，由于bar()实际上没有对该指针进行任何操作（除了传递指针），因此它关心的只是指针本身，而不是指针指向的内容。

是吗？好吧，实际上，是的。

按值返回类对象时，小对象通常会作为优化在寄存器（或一对寄存器）中返回。在大多数情况下，如果对象足够小，编译器可以避免这样做（稍后会介绍更多内容）。

但是现在， bar()需要知道这是否是foo()要做的事情，并且出于各种原因，它需要查看全部内容类的声明。

因此，总而言之，这就是为什么编译器需要完全定义的类型才能调用foo()的原因，否则它将不知道foo（）会是什么，因此它不知道。不知道生成什么代码。无论如何，不​​是在大多数平台上都可以。

注释：

1. 我看了看gcc，似乎有两个（完全逻辑上）的规则来确定是在一个寄存器还是一对寄存器中返回一个类对象：

   • a）对象为16个字节或更小（64位版本）。
   • b）std::is_trivially_copyable<T>::value的评估结果为true（也许有人可以在标准中找到有关此内容的信息）。

2. 如果读者不知道，RVO会在其最终的静止位置（即调用者分配的位置）中依赖构造对象。 。这是因为有些对象（例如，我相信std::basic_string的某些实现）会在内存中四处移动，因此您不能仅将它们构造在方便的地方然后memcpy其他地方。

3. 如果无法在该最终位置构造返回的对象（由于编码返回对象的函数的方式），则RVO不会发生（怎么办？），请参见下面的实时演示（ make_no_RVO()。

4. 作为点1b的特定示例，如果一个小对象包含（可能）指向自身或其任何数据成员的数据成员，那么按值返回它会给您带来麻烦。声明不正确。只需添加一个空副本构造函数即可，因为从那时起，它不再是可复制的。但是我想通常是对的，不要从编译器中隐藏重要信息。

实时演示here。欢迎对此帖子发表所有评论，我将尽我所能回答他们。