C++ 字段复制省略

Question

我正在尝试让复制省略适用于要返回的对象的字段。

示例代码：

#include <iostream>

struct A {
    bool x;
    A(bool x) : x(x) {
        std::cout << "A constructed" << std::endl;
    }
    A(const A &other) : x(other.x) {
        std::cout << "A copied" << std::endl;
    }
    A(A &&other) : x(other.x) {
        std::cout << "A moved" << std::endl;
    }
    A &operator=(const A &other) {
        std::cout << "A reassigned" << std::endl;
        if (this != &other) {
            x = other.x;
        }
        return *this;
    }
};

struct B {
    A a;
    B(const A &a) : a(a) {
        std::cout << "B constructed" << std::endl;
    }
    B(const B &other) : a(other.a) {
        std::cout << "B copied" << std::endl;
    }
    B(B &&other) : a(other.a) {
        std::cout << "B moved" << std::endl;
    }
    B &operator=(const B &other) {
        std::cout << "B reassigned" << std::endl;
        if (this != &other) {
            a = other.a;
        }
        return *this;
    }
};

B foo() {
    return B{A{true}};
}


int main() {
    B b = foo();
    std::cout << b.a.x << std::endl;
}

我编译： g++ -std=c++17 test.cpp -o test.exe

输出：

A constructed
A copied
B constructed
1

B 是就地建造的。为什么不是A？我至少希望它是移动构造的，但它是复制的。

有没有办法在要返回的 B 中就地构建 A？怎么样？

Answer 1

从 A 构建 B 涉及复制 A - 它在您的代码中如此说明。这与函数 return 中的复制省略无关，所有这些都发生在 B 的（最终）构造中。标准中没有任何内容允许省略（如 "breaking the as-if rule for"）成员初始化列表中的复制构造。请参阅 [class.copy.elision] 了解可能违反假设规则的少数情况。

换句话说：您在创建 B b{A{true}}; 时得到完全相同的输出。函数 return 一样好，但不是更好。

如果你想移动 A 而不是复制，你需要一个构造函数 B(A&&) （然后移动构造 a 成员）。

Answer 2

您将无法成功删除当前形式的临时文件。

虽然该语言确实试图限制临时对象的实例化 ("materialisation")（以一种标准规定的方式并且不影响假设规则），但有时您的临时必须具体化，它们包括：

[class.temporary]/2.1: - when binding a reference to a prvalue

你在这里，在构造函数参数中这样做。

事实上，如果您查看标准那段中的示例程序，它与您的几乎相同，它描述了如何不需要在 main 中创建临时文件然后复制到进入您的函数参数的新临时文件……但是为该函数参数创建的临时文件是。没有办法解决这个问题。

然后以通常的方式复制到成员。现在 as-if 规则开始生效，并且该规则没有例外，它允许 B 的构造函数的语义（包括呈现 "copied" 输出）按照您希望的方式进行更改。

您可以为此检查程序集输出，但我猜如果没有输出，就不需要实际执行任何复制操作，并且编译器可以在不违反假设规则的情况下删除您的临时文件（即在从您的 C++ 创建计算机程序时其活动的正常过程，这只是程序的抽象描述）。但一直都是这样，我想你已经知道了。

当然，如果您添加 B(A&& a) : a(std::move(a)) {}，那么您 将对象移动 到成员中，但我想您也已经知道了。

Answer 3

我想出了如何做我想做的事情。

目的是 return 一个函数的多个值，其中 "work" 的数量最少。

我尽量避免将 return 值作为可写引用传递（以避免值突变和赋值运算符），因此我想通过将要 returned 的对象包装在一个结构中来做到这一点.

我以前成功过，所以我很惊讶上面的代码不起作用。

这确实有效：

#include <iostream>

struct A {
    bool x;
    explicit A(bool x) : x(x) {
        std::cout << "A constructed" << std::endl;
    }
    A(const A &other) : x(other.x) {
        std::cout << "A copied" << std::endl;
    }
    A(A &&other) : x(other.x) {
        std::cout << "A moved" << std::endl;
    }
    A &operator=(const A &other) {
        std::cout << "A reassigned" << std::endl;
        if (this != &other) {
            x = other.x;
        }
        return *this;
    }
};

struct B {
    A a;
};

B foo() {
    return B{A{true}};
}


int main() {
    B b = foo();
    std::cout << b.a.x << std::endl;
}

输出：

A constructed
1

关键是删除 B 的所有构造函数。这启用了聚合初始化，这似乎是就地构造字段。结果，避免了复制 A。从技术上讲，我不确定这是否被视为复制省略。

C++ 字段复制省略

C++ copy elision of fields

c++

in-place

copy-elision

c++17