當函數調用的結果初始化堆棧變量時，是否復制結構？

Question

鑒於我將在如下函數中返回一個大結構：

#include <stdio.h>

// this is a large struct
struct my_struct {
   int x[64];
   int y[64];
   int z[64];
};

struct my_struct get_my_struct_from_file(const char *filename) {
    int tmp1, tmp2; // some tmp. variables
    struct my_struct u;
    // ... load values from filename ...
    return u;
}

int main() {
    struct my_struct res = get_my_struct_from_file("tmp.txt"); // <-- here
    printf("x[0] = %d\n", res.x[0]);
    // ... print all values ...
}

在here標記的here ，我是否必須假設這個大型結構已被復制，或者編譯器是否可能會采取某些措施來避免這種情況？

謝謝

Answer 1

...我是否必須假設這個大結構被復制......

不，您當然不必做出這樣的假設。 沒有人要求您做出這種假設，而且將語句作為假設而不是從已知信息（例如編譯器文檔或對生成的匯編代碼的檢查）中推導出來是不明智的。

在您顯示的特定代碼中，好的編譯器很可能會進行優化，以便不會復制結構。 （使用 Apple Clang 11 進行測試證實它進行了這種優化。）但這可能是過於簡化的代碼。 如果對get_my_struct_from_file的調用出現在與其定義分開的翻譯單元中，編譯器將不知道get_my_struct_from_file正在訪問什么。 如果目標對象（在此示例中為res先前已將其地址傳遞給某個其他翻譯單元中的某個其他例程，則編譯器無法知道其他例程未將地址存儲在某處並且get_my_struct_from_file未使用它。 因此，編譯器必須將get_my_struct_from_file返回的結構和返回值分配給的結構分開處理； 它無法合並它們以避免復制。

為了確保編譯器做你想要的，簡單地告訴它你想要它做什么。 編寫代碼，以便函數將結果直接放入您要放入的結構中：

void get_my_struct_from_file(struct my_struct *result, const char *filename)
{
    …
}

...
    get_my_struct_from_file(&res, "tmp.txt");

Answer 2

在here標記的here ，我是否必須假設這個大型結構已被復制，或者編譯器是否可能會采取某些措施來避免這種情況？

從語義上講，該結構從函數的局部變量復制到調用者的變量。 這些是不同的對象，就像其他類型的對象一樣，將一個結構設置為另一個結構需要從一個表示復制到另一個表示。

避免復制的唯一方法是編譯器將局部變量視為調用者結構的別名，但在一般情況下這是錯誤的。 這種混疊很容易產生明顯不同的行為。

有可能在某些特定情況下，編譯器確實可以避免復制，但是如果您想確保不發生復制，那么您應該明確設置所需的別名：

void get_my_struct_from_file(const char *filename, struct my_struct *u) {
    int tmp1, tmp2; // some tmp. variables
    // ... load values from filename into *u
}

int main() {
    struct my_struct res = { 0 };
    get_my_struct_from_file("tmp.txt", &res);
    printf("x[0] = %d\n", res.x[0]);
    // ... print all values ...
}