引用的 C++ 复制省略

Question

考虑到以下简化代码是 Cache::operator[] 的调用者保证收到映射值的 copy 吗？

#include <string>
#include <map>
#include <mutex>
#include <iostream>

class Cache {
    public:
        std::string operator[] (int k) {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);

            if (! m_map.count(k)) m_map[k] = "Hello world";
            return m_map[k];
        }

    private:
        std::mutex m_mutex;
        std::map<int, std::string> m_map;
};

int main (int argc, char *argv[]) {
    Cache c;
    auto v = c[42];
    std::cout << v << std::endl;
    return 0;
}

正如我所看到的那样，我的意图是并发，并且在释放互斥体后，不能保证映射值的继续存在。

std::map<>::operator[] returns 参考 std::string&。我的理解是复制构造会产生一个无名的临时文件，然后可能会受到 RVO 的影响。

什么时候会发生复制省略，这会导致不同的线程返回同一个对象而不是它们自己的副本吗？如果是这样，如何避免这种情况？

实际代码涉及数据库查找填充缓存，映射键是 table 主键，映射值是从行字段构造的对象。

Answer 1

复制省略只是一种编译器优化，用于在处理临时对象时避免不必要的复制。在您的情况下，您不是返回临时变量，而是返回成员变量的值。由于您按值返回它，因此它将被复制。没办法了。

Answer 2

你的代码没问题。当编译器意识到它可以优化掉临时对象并改为在适当的位置构造新对象时，就会发生复制省略。 map::operator[] return 是对其值类型的引用这一事实是无关紧要的，该函数不是 return 引用。因此，

// case 1
std::string myFunction()
{
    return std::string("Hello");
}

// case 2
std::string myFunction(int k)
{
    return m_map[k];
}

都会 return 份。不同之处在于，在第一种情况下，您的编译器很可能会使用复制 elision/RVO（即不调用复制构造函数），而在第二种情况下，它必须调用复制构造函数并进行复制。

如果您的编译器没有使用复制 elision/RVO，那么根据 C++11 标准，returned 值是一个临时值（在第一种情况下），并且由于 class std::string是可移动的，临时会被移动。例如，

std::string newStr = myFunction(); // RHS returns an r-value => move-semantics is used

因此，事先说明是否会使用移动语义或是否会发生复制 elision/RVO 并不总是很明显，这取决于您的编译器。如果你愿意，你可以强制移动语义，通过使用

std::move

编辑：顺便说一句，您甚至不被允许 return 对临时文件的引用。您不能引用 r 值（临时）。

引用的 C++ 复制省略

C++ copy elision for references

c++

concurrency

stl

thread-safety