C++ 为什么T*可以在寄存器中传递，但却是唯一的\u ptr<；T>；不能

我正在看钱德勒·卡拉斯在CppCon 2019的演讲：

在这篇文章中，他举了一个例子，说明他是如何惊讶于在

int*

上使用

std:：unique_ptr

所产生的开销；该段大约在时间点17:25开始

你可以看一下他的示例代码片段对（godbolt.org）——事实上，编译器似乎不愿意将唯一的_ptr值传递到寄存器中，而实际上它只是一个地址，只在直接内存中传递

卡鲁思先生在27点左右提出的一个观点是，C++ abi需要通过值参数（一些但不是全部；也许非原始类型？非平凡构造类型）在内存中传递而不是登记在寄存器中。 我的问题是:

在某些平台上，这实际上是ABI要求吗？（哪个？）或者可能只是某些场景中的一些悲观情绪

为什么ABI是这样的？也就是说，如果一个结构/类的字段适合于寄存器，甚至是单个寄存器，为什么我们不能在该寄存器中传递它呢

<> LI> C++标准委员会最近几年讨论过这一点，或者曾经？

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PS-为了不让这个问题没有代码：

普通指针：

void bar(int* ptr) noexcept;
void baz(int* ptr) noexcept;

void foo(int* ptr) noexcept {
    if (*ptr > 42) {
        bar(ptr); 
        *ptr = 42; 
    }
    baz(ptr);
}

唯一指针：

using std::unique_ptr;
void bar(int* ptr) noexcept;
void baz(unique_ptr<int> ptr) noexcept;

void foo(unique_ptr<int> ptr) noexcept {
    if (*ptr > 42) { 
        bar(ptr.get());
        *ptr = 42; 
    }
    baz(std::move(ptr));
}

使用std:：unique\u ptr；
无效条（int*ptr）不例外；
void baz（唯一）无例外；
void foo（唯一）无例外{
如果（*ptr>42）{
bar（ptr.get（））；
*ptr=42；
}
baz（std：：move（ptr））；
}

这实际上是一个ABI需求，或者可能只是某些场景中的一些悲观情绪

一个例子是。此ABI用于64位x86兼容CPU（Linux x86_64体系结构）。以下是Solaris、Linux、FreeBSD、macOS、Windows Linux子系统：

如果C++对象具有非平凡的拷贝构造函数或非平凡的 析构函数，它通过不可见引用传递（对象在 参数列表（由具有类整数的指针创建）

不能创建具有非平凡复制构造函数或非平凡析构函数的对象 按值传递，因为此类对象必须具有定义良好的地址。类似的问题也适用 从函数返回对象时

注意，只有2个通用寄存器可用于传递1个具有普通复制构造函数和普通析构函数的对象，即只有

sizeof

不大于16的对象的值才能在寄存器中传递。有关调用约定的详细处理，请参见§7.1传递和返回对象。在寄存器中传递SIMD类型有单独的调用约定

其他CPU架构有不同的ABI

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除MSVC外，大多数编译器还遵循以下几点：

如果参数类型对于调用来说是非平凡的，则调用方必须为临时文件分配空间，并通过引用传递该临时文件

在以下情况下，就调用而言，类型被认为是非平凡的：

• 它有一个非平凡的复制构造函数、移动构造函数或析构函数，或
• 将删除其所有复制和移动构造函数

应用于类类型的此定义旨在补充[class.temporary]p3中的定义，即在传递或返回类型时允许使用额外临时的类型。根据基本C ABI的规则（例如，在寄存器中），将传递和返回一个对于ABI而言微不足道的类型；这通常会产生执行该类型的普通副本的效果

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为什么ABI是这样的？也就是说，如果一个结构/类的字段适合于寄存器，甚至是单个寄存器，为什么我们不能在该寄存器中传递它呢

这是一个实现细节，但在堆栈展开期间处理异常时，具有自动存储持续时间的被销毁对象必须相对于函数堆栈帧可寻址，因为此时寄存器已被删除。堆栈展开代码需要对象的地址来调用其析构函数，但寄存器中的对象没有地址

迂腐地说：

对象在其构造期间（[class.cdtor]）、整个生命周期和销毁期间占据存储区域

如果没有分配可寻址的存储空间，则对象不能存在于C++中，因为 当需要一个对象的地址，并且该地址包含一个保存在寄存器中的简单复制构造函数时，编译器只需将该对象存储到内存中并获取该地址即可。另一方面，如果复制构造函数是非平凡的，则编译器不能将其存储到内存中，而是需要调用复制构造函数，该构造函数接受引用，因此需要寄存器中对象的地址。调用约定可能无法确定复制构造函数是否内联在被调用方中

考虑这一点的另一种方式是，对于普通的可复制类型，编译器在寄存器中传输对象的值，如果需要，可以通过普通内存存储从寄存器中恢复对象。例如：

void f(long*);
void g(long a) { f(&a); }

在带有System V的x86_64上，ABI编译为：

g(long):                             // Argument a is in rdi.
        push    rax                  // Align stack, faster sub rsp, 8.
        mov     qword ptr [rsp], rdi // Store the value of a in rdi into the stack to create an object.
        mov     rdi, rsp             // Load the address of the object on the stack into rdi.
        call    f(long*)             // Call f with the address in rdi.
        pop     rax                  // Faster add rsp, 8.
        ret                          // The destructor of the stack object is trivial, no code to emit.

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钱德勒·卡鲁斯（Chandler Carrush）在他发人深省的讲话中指出，为了实施能够改善现状的破坏性举措，可能有必要（除其他外）对ABI进行突破性的改变。在我看来，如果使用新ABI的函数显式地选择具有新的不同链接，例如在

extern“C++20”{}

块中声明它们（可能在用于迁移现有API的新内联命名空间中），则ABI更改可能不会中断。因此，只有针对具有新链接的新函数声明编译的代码才能使用新ABI

注意

struct Foo { int bar; };
Foo test(Foo byval) { return byval; }

test(Foo):
        mov     eax, edi
        ret

struct Foo2 {
    int bar;
    ~Foo2() {  }
};

Foo2 test(Foo2 byval) { return byval; }

test(Foo2):
        mov     edx, DWORD PTR [rsi]
        mov     rax, rdi
        mov     DWORD PTR [rdi], edx
        ret

void callee(int &i) {
  something(&i);
}

void caller() {
  int i;
  callee(i);
  something(&i);
}

struct file_handler { // don't use that class!
    file_handler () { this->fileno = -1; }
    file_handler (int f) { this->fileno = f; }
    file_handler (const file_handler& rhs) {
        if (this->fileno != -1)
            this->fileno = dup(rhs.fileno);
        else
            this->fileno = -1;
    }
    ~file_handler () {
        if (this->fileno != -1)
            close(this->fileno); 
    }
    file_handler &operator= (const file_handler& rhs);
};