复制构造函数和 const& 与 ARM ABI

Question

在选择按值传递与按常量传递时，我试图理解并利用 ARMv8 ABI。特别是，我有一个结构，用 ARM 术语来说是“同质浮点聚合 (HFA)”。我将使用带有 -O 编译器开关的 armv8-a clang 18.1.0 粘贴来自 godbolt 的一些结果。 （我在使用 Xcode 15 的 Mac 上看到类似的反汇编结果。）

struct Thing {
    const double x,y;
    Thing( double a, double b) : x(a), y(b){}
    Thing( const Thing& other) = default;
    // Thing( const Thing& other) : x(other.x), y(other.y) {}
};

double diff( Thing t) {
    return t.x - t.y;
}

double baz(double x, double y)
{
    Thing i = {x, 5.};
    return diff(i);
}

我将把默认的复制构造函数与我输入的进行比较。如上所述，我得到：

diff(Thing):                          // @diff(Thing)
        fsub    d0, d0, d1
        ret
baz(double, double):                               // @baz(double, double)
        fmov    d1, #-5.00000000
        fadd    d0, d0, d1
        ret

看起来不错。

diff(Thing)

的接口是让调用者将两个双精度值粘贴到寄存器对 (d0,d1) 中，并在寄存器 d0 中返回答案。任何地方都没有访问内存——没有

SP

或

LP

的破坏；没有在任何地方创建堆栈框架；没有必要让争论永远存在于记忆中。而且

baz(double, double)

看起来也不错。一切都内嵌了——没有

Thing

甚至变得栩栩如生。

但是当我切换到另一个版本的复制构造函数时，我得到了这个

diff(Thing)

:

diff(Thing):                          // @diff(Thing)
        ldp     d0, d1, [x0]
        fsub    d0, d0, d1
        ret

突然，调用者需要将

Thing

放置在内存中的某个位置，并在 x0 中传递指向该内存的指针。然后

diff(Thing)

必须从该内存位置获取这对双精度数。哎呀。

diff(Thing)

签名没有改变，但突然ABI完全不同了！这种巨大的差异是否记录在某处？为什么我的手写复制构造函数不如默认复制构造函数那么好？我很高兴有这么多内联

baz

，但我想知道我可以挂在墙上的最佳实践是什么？例如，对于这样的结构我想要：

bool operator==( const Thing& lhs, const Thing& rhs)

或

bool operator==( Thing lhs, Thing rhs)

或

(let the compiler make one)

我想要解释上面的巨大差异以及关于值与常量和参数的建议。

Answer 1

我不是 C++ ABI 专家，但我会尝试一下。

ARM64 与大多数现代平台一样，通常遵循 Itanium C++ ABI，并进行一些与此处不相关的修改。 Itanium ABI 定义了“对于调用来说非常重要”的类型概念，这迫使它“始终在内存中传递，而不是在寄存器中传递”。 如果满足以下条件，则类型被认为对于调用而言是重要的：

它有一个不平凡的复制构造函数、移动构造函数或析构函数，或者

其所有复制和移动构造函数都被删除。

• “简单复制构造函数”的概念在 C++ 标准中定义，
class.copy.ctor p11

:

如果不是的话，类 X 的复制/移动构造函数是微不足道的 用户提供并且如果：

类 X 没有虚函数 ([class.virtual]) 和虚基类 ([class.mi])，并且

选择复制/移动每个直接基类子对象的构造函数很简单，并且

• 对于 X 的每个类类型（或其数组）的非静态数据成员，选择复制/移动该成员的构造函数是 微不足道；
否则复制/移动构造函数是不平凡的。

您的复制构造函数

Thing( const Thing& other) : x(other.x), y(other.y) {}

由用户提供。因此，它不是一个简单的复制构造函数，因此它使得

Thing

对于调用而言非常重要，因此它不能在寄存器中传递。 您的复制构造函数实际上

所做的事情

与此分析无关，即使它执行与默认复制构造函数完全相同的操作。