Вернуть владение значения типа структуры из функции на самом деле не возвращение владения, а поинтера на heap?

Question

[Артём]

Есть такая функция:

#[inline(never)]
fn give_str() -> String {
    String::from("inner")
}

Эта функция всего лишь синтаксический сахар для этой функции?:

#[inline(never)]
fn give_str() -> Box<String> {
    Box::new(String::from("inner"))
}

Только с вызывающей стороны весь функционал поинтера отбрасывается, но по сути это же поинтер? Я имею в виду в ассемблере. Эти две функции один и тот же ассемблер выдадут? Ведь нет какой-то волшебной операции вернуть владение

Answer 1

[Василий Банников]

Нет, эти два примера кода будут делать абсолютно разные вещи.
В первом случае ты возвращаешь String, который содержит в себе несколько полей: len, capacity, и указатель на буфер.
Во втором случае ты String ещё в кучу копируешь и возвращаешь указатель на String в куче.

В этом ты легко можешь убедиться, если посмотришь на ассемблер.

Ведь нет какой-то волшебной операции вернуть владение

Она не волшебная, и она существует. Только владение не возвращается, а передаётся.
Но существует только на уровне типов.

https://play.rust-lang.org/?version=stable&mode=re...

Первая функция:

pushq	%rbx
	movq	%rdi, %rbx
	movq	__rust_no_alloc_shim_is_unstable@GOTPCREL(%rip), %rax
	movzbl	(%rax), %eax
	movl	$5, %edi
	movl	$1, %esi
	callq	*__rust_alloc@GOTPCREL(%rip)
	testq	%rax, %rax
	je	.LBB10_1
	movb	$114, 4(%rax)
	movl	$1701736041, (%rax)
	movq	%rax, (%rbx)
	movq	$5, 8(%rbx)
	movq	$5, 16(%rbx)
	popq	%rbx
	retq

Вторая:

pushq	%r14
	pushq	%rbx
	pushq	%rax
	movq	__rust_no_alloc_shim_is_unstable@GOTPCREL(%rip), %r14
	movzbl	(%r14), %eax
	movl	$5, %edi
	movl	$1, %esi
	callq	*__rust_alloc@GOTPCREL(%rip)
	testq	%rax, %rax
	je	.LBB11_6
	movq	%rax, %rbx
	movb	$114, 4(%rax)
	movl	$1701736041, (%rax)
	movzbl	(%r14), %eax
	movl	$24, %edi
	movl	$8, %esi
	callq	*__rust_alloc@GOTPCREL(%rip)
	testq	%rax, %rax
	je	.LBB11_2
	movq	%rbx, (%rax)
	movq	$5, 8(%rax)
	movq	$5, 16(%rax)
	addq	$8, %rsp
	popq	%rbx
	popq	%r14
	retq

Comments

[Артём]

Интересно, а в c++ такое владение есть? Если нет то такая функция в c будет кучу лишнего кода делать и будет медленее. Правда я уверен что это там manualy можно реализовать

[Василий Банников]

Артём, unique_ptr есть в плюсах например.
А руками это реализуется просто как указатель на структуру.

[Артём]

Василий Банников, Короч, я так и не понял как значение возвращается из функции (ассемблер я не понимаю, надо его изучать, но не хочется). Я знаю что по каким-то там стандартам значения возвращаются в регистр eax вроде. Но это только когда возвращается какой-нибудь i64 или f64. А как возвращаються структуры, у которых много полей, или же массивы, аллоцированные на стаке? Они же в регистр не влезут. В гугле только примитивный случаи описаны, когда возвращаемое значение в регистр влазит...

Я называл владение волшебным, потому что не понимал как оно обеспечивает возвращение больших данных из функции без большого оверхеда (моё предположение с heap-ом тоже не малый оверхед)
Может теперь я прав? Второй случай лучше описывает получаемый ассесблер из первого?

fn give_str() -> String {
    String::from("callee")
}

fn give_str(hidden_caller_target_ref: &mut String) {
    *hidden_caller_target_ref = String::from("callee");
}

В итоге из этого

fn main {
    let mut s = String::from("caller");
    s = give_str();
}

Получается это?

fn main {
    let mut s = String::from("caller");
    give_str(&mut s);
}

[Василий Банников]

Артём,

А как возвращаються структуры, у которых много полей, или же массивы, аллоцированные на стаке?

Всё что не умещается в регистр - может быть передано через несколько регистров. В случае со String - через два регистра.
То что не может уместиться в регистры в принципе или имеет неизвестный размер - передаётся через стек процессора (инструкции push и pop), либо через динамическую память, если оно уже слишком большое (уж простите, если наврал - не помню, как именно. Гугли calling convention)

Ровно по этому не следует передавать большие структуры как аргументы - их следует передавать по ссылке либо боксить (Box::new)

[Артём]

Василий Банников,

передаётся через стек процессора (инструкции push и pop)

Но как? Я знаю что аргументы функции передаются перед base poiner-ом и return адресом, а стак фрейм уже после (хотя вроде и аргументы могут по разному, в зависимости от выбранного соглашения). Так вот у меня есть предположения что через стак может через зарезервированную память для вовзращаемого значения, по сути так же аргументы функции передаются. Но есть большое но. Если возвращаемое значение надо передать в переменную, то место, зарезервированное под возвращаемое значение нужно записать из вызываемой функции, а потом скопировать в то место стак фрейма вызывающей функции, где хранится переменная. А это ведь оверхед на копирование

Но в случаях, если возвращаемое значение следует после обьявления переменной, или используется как временное значение в каком-нибудь expression, то копировать ничё не надо. С другой стороны, если использовать поинтеры как в моём прошлом коментарии, оверхеда на копирование не будет в любом случае, но будет оверхед на передачу дополнительного параметра в функцию. Вот мне и интересно, компилятор выберет один из представленных мною подходов, или выберает всегда только один, или выбирает что-то другое?

либо через динамическую память

Мне кажеться это слишком сильное самоуправство со стороны компилятора, не думаю что он так сделает

Если что я давно гуглил calling convensions, но в них толком ничё не понял(

[Василий Банников]

Артём,

Но как?

Стек, который push/pop и стек потока - это два разных стека.

А это ведь оверхед на копирование

Да