return 对象存储在哪里？

Question

我大致了解函数 return 如何按值生成对象。但我想在较低的层次上理解它。组装水平是否合理。

我理解这段代码

ClassA fun(){
    ClassA a;
    a.set(...);
    return a;
}

内部转换为

void fun(Class& ret){
    ClassA a;
    a.set(...);
    ret.ClassA::ClassA(a);
}

这有效地调用了 return 值上的复制构造函数。

我也知道有一些优化（如 NRVO）可以生成以下代码，避免复制构造函数。

void fun(Class& ret){
    ret.set(...);
}

不过我的问题有点基础。它实际上与特定对象无关。它甚至可以是原始类型。

假设我们有这段代码：

int fun(){
   return 0;
}
int main(){
    fun();
}

我的问题是 return 对象存储在内存中的什么地方。

如果我们看栈...有main的栈帧，然后是fun的栈帧。 return 对象是否存储在某个地址中，比如可能在两个堆栈帧之间？或者它可能存储在 main 堆栈帧中的某个位置（并且可能是在生成的代码中通过引用传递的地址）。

我考虑了一下，第二个似乎更实用，但是我不明白编译器如何知道要在 main 的堆栈帧中压入多少内存？它是否会计算最大的 return 类型并推送它，即使可能会浪费一些内存？或者它是动态完成的，它仅在调用函数之前分配 space？

Answer 1

在下面的代码中：

int fun()
{
   return 0;
}

return 值存储在寄存器中。在英特尔架构上，这通常是 ax（16 位），或 eax（32 位），或 rax（64 位）。（历史上称为累加器。）

如果 return 值是指针或对对象的引用，它仍会 return 通过该寄存器编辑。

如果 return 值大于机器字，则 ABI（应用程序二进制接口）可能需要使用另一个寄存器来保存 high-order 字。因此，如果您在 16 位架构上 returning 一个 32 位数量，将使用 dx:ax。（对于更大架构中的更大数量，依此类推。）

较大的 return 值通过其他方式传递，例如您已经知道的 void fun(Class& ret) 机制。

通过累加器寄存器传递 return 值非常有效，这是一个有点强的约定，我见过的几乎所有 ABI 都需要它。

Answer 2

C++ 语言规范没有指定这些底层细节。它们由每个 C++ 实现指定，实际实现细节因平台而异。

几乎在每种情况下，return 值都是一个简单的本机类型，在某个指定的 CPU 寄存器中得到 returned。当一个函数 return 是一个 class 实例时，细节因实现而异。有几种常见的方法，但典型的情况是调用者负责为堆栈上的 return 值分配足够的 space，然后再调用函数并将额外的隐藏参数传递给函数，其中函数将复制 returned 值（或构造它，在 RVO 的情况下）。或者，参数是隐式的，函数可以在堆栈上找到 space，对于 return 值本身，在调用的堆栈帧之后。

给定的 C++ 实现也有可能仍然使用 CPU 寄存器到 return classes，它们足够小以适合单个 CPU 寄存器.或者，也许，一些 CPU 寄存器被保留用于 return 稍大的 classes。

细节各不相同，您需要查阅 C++ 编译器或操作系统的文档，以确定适用于您的具体细节。

Answer 3

答案是 ABI 特定的，但通常调用是使用隐藏参数编译的，该参数是指向函数应该使用的内存的指针，就像你说的那样假设函数被编译为

void fun(Class& ret){
    ClassA a;
    a.set(...);
    ret.ClassA::ClassA(a);
}

然后在呼叫站点你会得到类似

的东西

Class instance = fun();
fun(instance);

现在这使得调用者在堆栈上保留 sizeof(Class) 字节并将该地址传递给函数，以便 fun 可以 "fill" space.

这与调用者的堆栈帧为它自己的局部变量保留 space 的方式没有什么不同，唯一的区别是它的一个局部变量的地址被传递给了 fun。

请注意，如果 sizeof(Class) 小于一个寄存器（或几个寄存器）的大小，则完全有可能直接在其中返回值。

return 对象存储在哪里？

Where is the return object stored?

c++

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