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我想知道我的构造函数的最佳形式。这是一些示例代码：

class Y { ... }

class X
{
public:
  X(const Y& y) : m_y(y) {} // (a)
  X(Y y) : m_y(y) {} // (b)
  X(Y&& y) : m_y(std::forward<Y>(y)) {} // (c)

  Y m_y;
}

Y f() { return ... }

int main()
{
  Y y = f();
  X x1(y); // (1)
  X x2(f()); // (2)
}

据我了解，这是编译器在每种情况下可以做的最好的事情。

(1a) y 被复制到 x1.m_y (1 份)

(1b) y复制到X的构造函数的参数中，然后复制到x1.m_y（2份）

(1c) y 被移动到 x1.m_y (1 move)

(2a) f() 的结果被复制到 x2.m_y 中（1 份）

(2b) f()被构造成构造函数的参数，然后复制到x2.m_y（1份）

(2c) f() 在栈上创建，然后移入 x2.m_y (1 move)

现在有几个问题：

  1. 在这两个方面，通过 const 引用传递并不差，有时甚至比通过值传递更好。这似乎与“想要速度？传递价值”的讨论背道而驰。. 对于 C++（不是 C++0x），我应该坚持这些构造函数的 const 引用传递，还是应该按值传递？对于 C++0x，我应该通过右值引用而不是按值传递吗？

  2. 对于 (2)，我更喜欢将临时对象直接构建到 x.m_y 中。即使是我认为的右值版本也需要移动，除非对象分配动态内存，否则它的工作量与副本一样多。有没有办法对此进行编码，以便允许编译器避免这些复制和移动？

  3. 我对我认为编译器可以做得最好的事情和我的问题本身都做了很多假设。如果它们不正确，请更正其中的任何一个。

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我整理了一些例子。我在所有这些中都使用了 GCC 4.4.4。

简单的案例，没有-std=c++0x

首先，我将一个非常简单的示例放在一起，其中包含两个接受std::string每个类的类。

#include <string>
#include <iostream>

struct A /* construct by reference */
  {
    std::string s_;

    A (std::string const &s) : s_ (s)
      {
        std::cout << "A::<constructor>" << std::endl;
      }
    A (A const &a) : s_ (a.s_)
      {
        std::cout << "A::<copy constructor>" << std::endl;
      }
    ~A ()
      {
        std::cout << "A::<destructor>" << std::endl;
      }
  };

struct B /* construct by value */
  {
    std::string s_;

    B (std::string s) : s_ (s)
      {
        std::cout << "B::<constructor>" << std::endl;
      }
    B (B const &b) : s_ (b.s_)
      {
        std::cout << "B::<copy constructor>" << std::endl;
      }
    ~B ()
      {
        std::cout << "B::<destructor>" << std::endl;
      }
  };

static A f () { return A ("string"); }
static A f2 () { A a ("string"); a.s_ = "abc"; return a; }
static B g () { return B ("string"); }
static B g2 () { B b ("string"); b.s_ = "abc"; return b; }

int main ()
  {
    A a (f ());
    A a2 (f2 ());
    B b (g ());
    B b2 (g2 ());

    return 0;
  }

该程序的输出stdout如下：

A::<constructor>
A::<constructor>
B::<constructor>
B::<constructor>
B::<destructor>
B::<destructor>
A::<destructor>
A::<destructor>

结论

GCC 能够优化每一个临时A或B离开。 这与C++ FAQ一致。基本上，GCC 可能（并且愿意）生成a, a2, b, b2 就地构造的代码，即使调用了一个看起来按值返回的函数。因此，GCC 可以避免通过查看代码可能已经“推断”出的许多临时变量。

接下来我们要查看的是std::string在上面的示例中实际复制的频率。让我们std::string用我们可以更好地观察和看到的东西来代替。

真实案例，无-std=c++0x

#include <string>
#include <iostream>

struct S
  {
    std::string s_;

    S (std::string const &s) : s_ (s)
      {
        std::cout << "  S::<constructor>" << std::endl;
      }
    S (S const &s) : s_ (s.s_)
      {
        std::cout << "  S::<copy constructor>" << std::endl;
      }
    ~S ()
      {
        std::cout << "  S::<destructor>" << std::endl;
      }
  };

struct A /* construct by reference */
  {
    S s_;

    A (S const &s) : s_ (s) /* expecting one copy here */
      {
        std::cout << "A::<constructor>" << std::endl;
      }
    A (A const &a) : s_ (a.s_)
      {
        std::cout << "A::<copy constructor>" << std::endl;
      }
    ~A ()
      {
        std::cout << "A::<destructor>" << std::endl;
      }
  };

struct B /* construct by value */
  {
    S s_;

    B (S s) : s_ (s) /* expecting two copies here */
      {
        std::cout << "B::<constructor>" << std::endl;
      }
    B (B const &b) : s_ (b.s_)
      {
        std::cout << "B::<copy constructor>" << std::endl;
      }
    ~B ()
      {
        std::cout << "B::<destructor>" << std::endl;
      }
  };

/* expecting a total of one copy of S here */
static A f () { S s ("string"); return A (s); }

/* expecting a total of one copy of S here */
static A f2 () { S s ("string"); s.s_ = "abc"; A a (s); a.s_.s_ = "a"; return a; }

/* expecting a total of two copies of S here */
static B g () { S s ("string"); return B (s); }

/* expecting a total of two copies of S here */
static B g2 () { S s ("string"); s.s_ = "abc"; B b (s); b.s_.s_ = "b"; return b; }

int main ()
  {
    A a (f ());
    std::cout << "" << std::endl;
    A a2 (f2 ());
    std::cout << "" << std::endl;
    B b (g ());
    std::cout << "" << std::endl;
    B b2 (g2 ());
    std::cout << "" << std::endl;

    return 0;
  }

不幸的是，输出符合预期：

  S::<constructor>
  S::<copy constructor>
A::<constructor>
  S::<destructor>

  S::<constructor>
  S::<copy constructor>
A::<constructor>
  S::<destructor>

  S::<constructor>
  S::<copy constructor>
  S::<copy constructor>
B::<constructor>
  S::<destructor>
  S::<destructor>

  S::<constructor>
  S::<copy constructor>
  S::<copy constructor>
B::<constructor>
  S::<destructor>
  S::<destructor>

B::<destructor>
  S::<destructor>
B::<destructor>
  S::<destructor>
A::<destructor>
  S::<destructor>
A::<destructor>
  S::<destructor>

结论

GCC无法优化掉由的构造函数S创建的临时变量。B使用默认的复制构造函数S并没有改变这一点。改变f, g成为

static A f () { return A (S ("string")); } // still one copy
static B g () { return B (S ("string")); } // reduced to one copy!

确实有指定的效果。似乎 GCC 愿意在适当的位置构造 'B构造函数的参数，但不愿在适当的位置构造B' 的成员。请注意，仍然没有临时A或被B创建。这意味着a, a2, b, b2仍在原地建造。凉爽的。

现在让我们研究一下新的移动语义如何影响第二个例子。

现实案例，与-std=c++0x

考虑将以下构造函数添加到S

    S (S &&s) : s_ ()
      {
        std::swap (s_, s.s_);
        std::cout << "  S::<move constructor>" << std::endl;
      }

B并将的构造函数更改为

    B (S &&s) : s_ (std::move (s)) /* how many copies?? */
      {
        std::cout << "B::<constructor>" << std::endl;
      }

我们得到这个输出

  S::<constructor>
  S::<copy constructor>
A::<constructor>
  S::<destructor>

  S::<constructor>
  S::<copy constructor>
A::<constructor>
  S::<destructor>

  S::<constructor>
  S::<move constructor>
B::<constructor>
  S::<destructor>

  S::<constructor>
  S::<move constructor>
B::<constructor>
  S::<destructor>

B::<destructor>
  S::<destructor>
B::<destructor>
  S::<destructor>
A::<destructor>
  S::<destructor>
A::<destructor>
  S::<destructor>

因此，我们可以通过使用右值传递来用两个移动替换四个副本。

但我们实际上构建了一个损坏的程序。

记起g, g2

static B g ()  { S s ("string"); return B (s); }
static B g2 () { S s ("string"); s.s_ = "abc"; B b (s); /* s is zombie now */ b.s_.s_ = "b"; return b; }

标记的位置显示了问题。对非临时对象进行了移动。这是因为右值引用的行为类似于左值引用，只是它们也可能绑定到临时对象。所以我们不能忘记B用一个接受常量左值引用的构造函数重载。

    B (S const &s) : s_ (s)
      {
        std::cout << "B::<constructor2>" << std::endl;
      }

然后您会注意到两者都会g, g2导致调用“constructor2”，因为s在任何一种情况下，符号都更适合 const 引用而不是右值引用。g我们可以通过以下两种方式之一说服编译器进行移动：

static B g ()  { return B (S ("string")); }
static B g ()  { S s ("string"); return B (std::move (s)); }

结论

按值返回。该代码将比“填写我给你的参考”代码更具可读性，并且速度更快，甚至可能更安全。

考虑f改为

static void f (A &result) { A tmp; /* ... */ result = tmp; } /* or */
static void f (A &result) { /* ... */ result = A (S ("string")); }

只有在's assignment 提供的情况下，这才会满足强有力的保证。A复制 intoresult不能被跳过，也不tmp能被构造来代替result，因为result没有被构造。因此，它比以前慢，以前不需要复制。C++0x 编译器和移动赋值运算符会减少开销，但它仍然比按值返回要慢。

价值回报更容易提供强有力的保证。对象是就地构造的。如果其中一部分失败而其他部分已经构建，则正常展开将清理，并且只要S构造函数对其自身成员履行基本保证和对全局项的强保证，则全部返回价值处理实际上提供了强有力的保证。

如果要复制（到堆栈上），请始终按值传递

如想要速度？按值传递。. 编译器可能会生成代码，如果可能的话，在适当的位置构造调用者的参数，从而消除复制，当您通过引用获取然后手动复制时它无法做到这一点。主要示例：不要写这个（取自引用的文章）

T& T::operator=(T const& x) // x is a reference to the source
{ 
    T tmp(x);          // copy construction of tmp does the hard work
    swap(*this, tmp);  // trade our resources for tmp's
    return *this;      // our (old) resources get destroyed with tmp 
}

但总是喜欢这个

T& T::operator=(T x)    // x is a copy of the source; hard work already done
{
    swap(*this, x);  // trade our resources for x's
    return *this;    // our (old) resources get destroyed with x
}

如果要复制到非堆栈帧位置，请通过 C++0x 之前的 const 引用传递，另外通过 C++0x 之后的右值引用传递

我们已经看到了这一点。与按值传递相比，当无法进行就地构造时，按引用传递会导致发生的副本更少。并且 C++0x 的移动语义可以用更少和更便宜的移动来代替许多副本。但请记住，移动会使已移动的对象变成僵尸。移动不是复制。只提供一个接受右值引用的构造函数可能会破坏事情，如上所示。

如果您想复制到非堆栈帧位置并拥有swap，请考虑按值传递（C++0x 之前）

如果你有便宜的默认构造，那么结合 aswap 可能比复制东西更有效。考虑S的构造函数是

    S (std::string s) : s_ (/* is this cheap for your std::string? */)
      {
        s_.swap (s); /* then this may be faster than copying */
        std::cout << "  S::<constructor>" << std::endl;
      }
于 2010-12-01T18:40:40.110 回答