为什么不调用复制构造函数

Question

这里是一个简单的类头文件和主程序。在主程序中，我认为复制构造函数在三种情况下被调用：初始化（显式复制），作为函数参数按值传递和按值返回函数。但是似乎它并没有在其中一种情况下被调用，我认为是在注释中编号为（3）或（4）的情况。它将在哪些数字（1）-（4）中被调用？谢谢。

X.h:

#include <iostream>

class X
{
public:
    X() {std::cout << "default constructor \n";}
    X(const X& x) { std::cout << "copy constructor \n";}
};

主要内容：

#include "X.h"

X returnX(X b)  // (1) pass by value - call copy constructor?
{
    X c = b;  // (2) explicit copy - call copy constructor?
    return b;  // (3) return by value - call copy constructor?
}

int main()
{
    X a; // calls default constructor

    std::cout << "calling returnX \n\n";
    X d = returnX(a);  // (4) explicit copy - call copy constructor?
    std::cout << "back in main \n";
}

输出：

default constructor
calling returnX

copy constructor
copy constructor
copy constructor 
back in main

- bcf

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编译器可以将其优化掉。 - πάντα ῥεῖ

Answer 1

由于C++中复制操作的频繁发生，而且可能很耗费时间，编译器可以省略某些复制（和移动）构造函数。即使省略的构造函数和/或析构函数具有像程序输出这样的副作用（也就是说，与使用和不使用复制省略的行为不同），也允许进行此复制省略。

根据12.8 [class.copy]第31段的规定，有四个基本的应用复制省略的地方：

1. 在return语句中，直接返回与函数返回类型相同的局部变量时。 2. 在throw语句中，当内部try块内的自动变量被抛出时，可以省略其复制。 3. 当未将临时对象绑定到引用时，可以省略其复制。 4. 当catch子句按值捕获与throw语句中的对象类型相同的对象时，可以省略复制。

虽然确切的规则稍微复杂，但我认为这就是要点。鉴于复制省略的规则相当严格，很容易抑制复制省略：最简单的方法是使用identity()函数。

template <typename T>
T const& identity(T const& object) {
    return object;
}
...
X d = identity(returnX(a));

这个版本也会抑制移动构造，但是使用 T&& 推断类型并适当返回应该可以使移动构造成为可能，但我不确定返回类型和返回语句应该是什么。

- Dietmar Kühl

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警告：此回答早于C++17，其中规则是不同的（尽管结果可能相同）。 - Lightness Races in Orbit

Answer 2

第四个数字正在复制临时对象。它是拷贝省略的候选项。也就是说，在某些条件下，即使拷贝构造函数具有副作用，编译器也可以消除对拷贝构造函数的调用。

- Benjamin Lindley

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实际上，3和4都是可以进行复制省略的候选项。输出可能只包含了2个复制构造。 - David Rodríguez - dribeas

@DavidRodríguez-dribeas：我认为 NRVO 对参数是禁止的，不是吗？ - Benjamin Lindley

@DavidRodríguez-dribeas：参数不允许复制省略。只有本地自动变量，不包括参数，才有资格进行复制省略。但是，可以移动参数（下一段）。 - Dietmar Kühl

@DietmarKühl（和Benjamin）：我的错，我把代码读成了return c;而不是return b;。 - David Rodríguez - dribeas