C 또는 C ++로 구조체를 반환하는 것이 안전합니까?

내가 이해하는 것은 이것이 수행되어서는 안된다는 것입니다.하지만 나는 이와 같은 일을하는 예제를 보았다고 믿습니다 (코드가 반드시 구문 적으로 정확하지는 않지만 아이디어가 있습니다)

typedef struct{
    int a,b;
}mystruct;

그리고 여기에 함수가 있습니다.

mystruct func(int c, int d){
    mystruct retval;
    retval.a = c;
    retval.b = d;
    return retval;
}

나는 우리가 이와 같은 일을하고 싶다면 항상 malloc 구조체에 대한 포인터를 반환해야한다는 것을 이해했지만, 이런 일을하는 예제를 본 적이 있다고 확신한다. 이 올바른지? 개인적으로 나는 항상 malloc의 구조체에 대한 포인터를 반환하거나 함수에 대한 참조로 전달하고 거기에서 값을 수정합니다. (내 이해는 함수의 범위가 끝나면 구조를 할당하는 데 사용 된 스택을 덮어 쓸 수 있다는 것입니다).

질문에 두 번째 부분을 추가해 보겠습니다. 컴파일러에 따라 다를까요? 그렇다면 데스크톱 용 최신 버전의 컴파일러 gcc, g ++ 및 Visual Studio의 동작은 무엇입니까?

문제에 대한 생각?

완벽하게 안전하며 그렇게하는 것은 잘못이 아닙니다. 또한 컴파일러에 따라 다르지 않습니다.

일반적으로 (예와 같이) 구조체가 너무 크지 않은 경우이 접근 방식이 malloc 구조를 반환하는 것보다 훨씬 낫다고 주장합니다 ( malloc비용이 많이 드는 작업입니다).

완벽하게 안전합니다.

당신은 가치로 돌아오고 있습니다. 정의되지 않은 동작으로 이어지는 것은 참조로 반환하는 경우입니다.

//safe
mystruct func(int c, int d){
    mystruct retval;
    retval.a = c;
    retval.b = d;
    return retval;
}

//undefined behavior
mystruct& func(int c, int d){
    mystruct retval;
    retval.a = c;
    retval.b = d;
    return retval;
}

스 니펫의 동작은 완벽하게 유효하고 정의되어 있습니다. 컴파일러에 따라 다르지 않습니다. 괜찮아!

개인적으로 나는 항상 malloc 구조에 대한 포인터를 반환합니다.

해서는 안됩니다. 가능하면 동적으로 할당 된 메모리를 피해야합니다.

또는 함수에 대한 참조로 전달하고 값을 수정하십시오.

이 옵션은 완벽하게 유효합니다. 선택의 문제입니다. 일반적으로 원래 구조체를 수정하는 동안 함수에서 다른 것을 반환하려면이 작업을 수행합니다.

내 이해는 함수의 범위가 끝나면 구조를 할당하는 데 사용 된 스택을 덮어 쓸 수 있다는 것입니다.

이것은 잘못된 것입니다. 내 말은, 일종의 정확하지만 함수 내부에서 생성 한 구조의 복사본을 반환합니다. 이론적으로 . 실제로 RVO 는 발생할 수 있으며 발생할 수 있습니다. 반환 값 최적화에 대해 읽어보십시오. 즉 retval, 함수가 종료 될 때 범위를 벗어나는 것처럼 보이지만 실제로는 추가 복사를 방지하기 위해 호출 컨텍스트에 빌드 될 수 있습니다. 이것은 컴파일러가 자유롭게 구현할 수있는 최적화입니다.

mystruct함수 에서 객체 의 수명 은 실제로 함수를 떠날 때 끝납니다. 그러나 return 문에서 값으로 개체를 전달합니다. 이것은 객체가 함수에서 호출 함수로 복사됨을 의미합니다. 원본 개체는 사라지지만 복사본은 계속 유지됩니다.

structC에서 a를 반환하는 것이 안전 할뿐만 아니라 (또는 classC ++에서 struct-s는 실제로 class기본 public:멤버 가있는 -es 임), 많은 소프트웨어가이를 수행합니다.

^{물론 classC ++에서 a 를 반환 할 때 언어는 일부 소멸자 또는 이동 생성자가 호출되도록 지정하지만 컴파일러에 의해 최적화 될 수있는 경우가 많습니다.}

또한 Linux x86-64 ABIstruct 는 두 개의 스칼라 (예 : 포인터 또는 long) 값 으로 a를 반환하는 작업이 레지스터 ( %rax& %rdx)를 통해 수행 되도록 지정하므로 매우 빠르고 효율적입니다. 따라서이 특별한 경우에는 이러한 2- 스칼라 필드를 반환하는 것이 더 빠를 것입니다.struct 다른 작업을 수행하는 것보다 것입니다 (예 : 인수로 전달 된 포인터에 저장).

그런 두 스칼라 필드를 반환하는 struct것은 malloc-ing하고 포인터를 반환하는 것보다 훨씬 빠릅니다 .

그것은 완벽하게 합법적이지만 큰 구조체의 경우 고려해야 할 두 가지 요소, 즉 속도와 스택 크기가 있습니다.

구조 유형은 함수가 반환하는 값의 유형일 수 있습니다. 컴파일러가 구조체의 복사본을 만들고 함수의 로컬 구조체가 아닌 복사본을 반환하기 때문에 안전합니다.

typedef struct{
    int a,b;
}mystruct;

mystruct func(int c, int d){
    mystruct retval;
    cout << "func:" <<&retval<< endl;
    retval.a = c;
    retval.b = d;
    return retval;
}

int main()
{
    cout << "main:" <<&(func(1,2))<< endl;


    system("pause");
}

안전성은 구조체 자체가 어떻게 구현되었는지에 달려 있습니다. 비슷한 것을 구현하는 동안이 질문에 우연히 발견되었으며 여기에 잠재적 인 문제가 있습니다.

컴파일러는 값을 반환 할 때 몇 가지 작업을 수행합니다.

1. 복사 생성자를 호출합니다 mystruct(const mystruct&)( 컴파일러 자체에 의해 할당 된 함수 외부 의 this임시 변수 ).func
2. ~mystruct내부에 할당 된 변수에 대해 소멸자 를 호출합니다.func
3. mystruct::operator=반환 된 값이 다른 것에 할당되면 호출 합니다.=
4. ~mystruct컴파일러가 사용하는 임시 변수 에서 소멸자 를 호출합니다.

이제 경우가 mystruct여기에 설명 된 것과 간단하다 모든 괜찮지 만, 그것은 포인터 (같은 경우 char*) 또는 더 복잡한 메모리 관리를, 다음 모든 방법에 따라 달라집니다 mystruct::operator=, mystruct(const mystruct&)그리고 ~mystruct구현됩니다. 따라서 복잡한 데이터 구조를 값으로 반환 할 때주의해야합니다.

당신이 한 것처럼 구조체를 반환하는 것은 완벽하게 안전합니다.

그러나이 진술을 기반으로 : 내 이해는 함수의 범위가 끝나면 구조를 할당하는 데 사용 된 스택을 덮어 쓸 수 있다는 것이므로 구조 의 멤버가 동적으로 할당 된 시나리오 만 상상할 수 있습니다 ( malloc'ed 또는 new'ed),이 경우 RVO가 없으면 동적으로 할당 된 멤버가 삭제되고 반환 된 복사본에 가비지를 가리키는 멤버가 있습니다.

나는 또한 sftrabbit에 동의 할 것입니다. Life는 실제로 끝나고 스택 영역이 정리되지만 컴파일러는 모든 데이터가 레지스터 또는 다른 방법으로 검색되어야 할만큼 충분히 똑똑합니다.

확인을위한 간단한 예가 아래에 나와 있습니다. (Mingw 컴파일러 어셈블리에서 가져옴)

_func:
    push    ebp
    mov ebp, esp
    sub esp, 16
    mov eax, DWORD PTR [ebp+8]
    mov DWORD PTR [ebp-8], eax
    mov eax, DWORD PTR [ebp+12]
    mov DWORD PTR [ebp-4], eax
    mov eax, DWORD PTR [ebp-8]
    mov edx, DWORD PTR [ebp-4]
    leave
    ret

b의 값이 edx를 통해 전송되었음을 알 수 있습니다. 기본 eax에는 a에 대한 값이 포함되어 있습니다.

구조를 반환하는 것은 안전하지 않습니다. 내가 직접하는 것을 좋아하지만 누군가가 나중에 반환 된 구조체에 복사 생성자를 추가하면 복사 생성자가 호출됩니다. 이것은 예상치 못한 일이며 코드가 손상 될 수 있습니다. 이 버그는 찾기가 매우 어렵습니다.

나는 더 정교하게 대답했지만 사회자는 그것을 좋아하지 않았다. 따라서 귀하의 비용으로 제 팁은 짧습니다.

질문에 두 번째 부분을 추가해 보겠습니다. 컴파일러에 따라 다를까요?

실제로 내 고통을 발견했듯이 http://sourceforge.net/p/mingw-w64/mailman/message/33176880/

win32 (MinGW)에서 gcc를 사용하여 구조체를 반환하는 COM 인터페이스를 호출했습니다. MS가 GNU와 다르게 수행하므로 내 (gcc) 프로그램이 스택과 함께 충돌했습니다.

MS가 여기서 더 높은 지위를 가질 수도 있지만 내가 신경 쓰는 것은 Windows에서 빌드하기위한 MS와 GNU 간의 ABI 호환성뿐입니다.

그렇다면 데스크톱 용 최신 버전의 컴파일러 gcc, g ++ 및 Visual Studio의 동작은 무엇입니까?

Wine 메일 링리스트에서 MS가 어떻게 보이는지에 대한 메시지를 찾을 수 있습니다.

참고 :이 답변은 C ++ 11 이후에만 적용됩니다. "C / C ++"와 같은 것은 없으며 서로 다른 언어입니다.

아니요, 로컬 개체를 값으로 반환하는 것은 위험하지 않으므로 그렇게하는 것이 좋습니다. 그러나 여기에 모든 답변에서 빠진 중요한 점이 있다고 생각합니다. 다른 많은 사람들은 구조체가 RVO를 사용하여 복사되거나 직접 배치되고 있다고 말했습니다. 그러나 이것은 완전히 정확하지 않습니다. 나는 지역 객체를 반환 할 때 어떤 일이 일어날 수 있는지 정확하게 설명하려고 노력할 것입니다.

의미론 이동

C ++ 11 이후로 안전하게 훔칠 수있는 임시 객체에 대한 참조 인 rvalue 참조가 있습니다. 예를 들어 std :: vector에는 이동 할당 연산자와 함께 이동 생성자가 있습니다. 둘 다 일정한 복잡도를 가지며 단순히 이동되는 벡터의 데이터에 대한 포인터를 복사합니다. 여기서는 이동 의미론에 대해 자세히 설명하지 않겠습니다.

함수 내에서 로컬로 생성 된 객체는 임시적이고 함수가 반환 될 때 범위를 벗어나기 때문에 반환 된 객체는 C ++ 11 이후부터 복사 되지 않습니다 . 반환되는 객체에서 이동 생성자가 호출됩니다 (또는 나중에 설명 됨). 즉, 값 비싼 복사 생성자를 사용하여 객체를 반환하지만 큰 벡터와 같이 저렴한 이동 생성자를 사용하면 데이터의 소유권 만 로컬 객체에서 반환 된 객체로 전송되므로 저렴합니다.

특정 예에서는 개체 복사와 이동간에 차이가 없습니다. 구조체의 기본 이동 및 복사 생성자는 동일한 작업을 수행합니다. 두 개의 정수를 복사합니다. 그러나 이것은 전체 구조체가 64 비트 CPU 레지스터에 맞기 때문에 적어도 다른 솔루션보다 빠릅니다. (내가 틀리면 CPU 레지스터를 많이 알지 못합니다).

RVO 및 NRVO

RVO는 반환 값 최적화를 의미하며 컴파일러가 수행하는 몇 안되는 최적화 중 하나이며 부작용이있을 수 있습니다. C ++ 17부터 RVO가 필요합니다. 이름이 지정되지 않은 개체를 반환 할 때 호출자가 반환 된 값을 할당하는 제자리에서 직접 생성됩니다. 복사 생성자 또는 이동 생성자가 호출되지 않습니다. RVO가 없으면 이름이 지정되지 않은 객체가 먼저 로컬에서 생성 된 다음 반환 된 주소에서 생성 된 다음 이동하면 이름이 지정되지 않은 로컬 객체가 파괴됩니다.

RVO가 필요하거나 (c ++ 17) 가능성이있는 예 (c ++ 17 이전) :

auto function(int a, int b) -> MyStruct {
    // ...
    return MyStruct{a, b};
}

NRVO는 명명 된 반환 값 최적화를 의미하며 호출 된 함수에 로컬 인 명명 된 개체에 대해 수행된다는 점을 제외하면 RVO와 동일합니다. 이것은 여전히 ​​표준 (c ++ 20)에 의해 보장되지 않지만 많은 컴파일러가 여전히 그렇게합니다. 명명 된 로컬 개체를 사용하더라도 반환 될 때 최악의 경우 이동됩니다.

결론

값으로 반환하지 않는 것을 고려해야하는 유일한 경우는 명명 된 매우 큰 (스택 크기에서와 같이) 객체가있는 경우입니다. 이는 NRVO가 아직 보장되지 않았기 때문입니다 (c ++ 20 기준). 객체 이동조차 느려질 수 있기 때문입니다. 내 권장 사항과 Cpp 핵심 지침 의 권장 사항은 항상 값으로 개체를 반환하는 것을 선호하는 것입니다 (복수 값이 여러 개인 경우 구조체 (또는 튜플) 사용). 유일한 예외는 개체를 이동하는 데 비용이 많이 드는 경우입니다. 이 경우 상수가 아닌 참조 매개 변수를 사용하십시오.

C ++의 함수에서 수동으로 해제해야하는 리소스를 반환하는 것은 결코 좋은 생각이 아닙니다. 그렇게하지 마십시오. 최소한 std :: unique_ptr을 사용하거나 리소스 ( RAII ) 를 해제하고 그 인스턴스를 반환하는 소멸자로 자신의 비 로컬 또는 로컬 구조체를 만드십시오 . 리소스에 자체 이동 의미가없는 경우 이동 생성자와 이동 할당 연산자를 정의하는 것도 좋은 생각입니다 (복사 생성자 / 할당 삭제).