“explicit”关键字如何影响C++的复制构造函数和函数参数？

Question

"explicit"关键字用于修改复制构造函数可能会导致问题。作为函数参数传递的对象特别容易受到这些问题的影响。

以下是我的代码：

#include <iostream>
#include <string>

class Pig{
public:
    std::string _name;
public:
    Pig(std::string n) : _name(n) {}
    //~Pig() = default;
    explicit Pig(const Pig &other) {
        std::cout << "copy ctor!" << std::endl;
        this->_name = other._name;
    }
};

void show(Pig p) {
    std::cout << p._name << std::endl;
}

int main() {
    Pig pig{std::string("hello")};
    show(Pig{pig});     // no pass
    // show(Pig(pig));  // no pass
    return 0;
}

编译器版本：g++（Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1〜20.04.1）9.4.0。

上述代码无法使用c++14或更低版本编译，但可以成功使用c++17及更高版本编译。

以下是编译器的错误：

test.cpp: In function ‘int main()’:
test.cpp:22:7: error: cannot convert ‘Pig’ to ‘std::string’ {aka ‘std::__cxx11::basic_string<char>’}
   22 |  show(Pig{pig});     // 不通过
      |       ^~~~~~~~
      |       |
      |       Pig

• 我知道如何使用显式，我想显式调用复制构造函数以使其正常工作。

提前致谢！

我尝试使用c++14和c++17编译。

- Andrés

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这里有一个复现链接：https://godbolt.org/z/7Gvr49GPn - Marek R

@Dharmesh946嗯，我可以重现这个问题：https://godbolt.org/z/vnTjaz7bE; 这与复制省略有关。在我看来，你应该始终使用void show(Pig const& p)作为函数的签名... - fabian

@fabian 确实，这段代码在 C++14 中会失败。可以通过将 Pig 作为右值引用传递到 show 中来修复它。我不知道通过值传递 rvalue 的规则有什么区别... - Dharmesh946

@Dharmesh946 区别在于，在一个情况下，您将传递对由表达式Pig{pig}创建的临时对象的引用，在另一种情况下，您将需要从该临时对象中复制构造函数参数值； 对于 >= C++17，此复制已被删除，因为进行了复制省略。 - fabian

“explicit”关键字如何影响C++的复制构造函数和函数参数？编译器不能再将“explicit”复制构造函数用于“implicit”复制，这将导致大量问题而没有任何好处。 - Eljay

Answer 1

C++17 之前

问题在于，在 C++17 之前，将参数 Pig{pig} 作为参数传递给 show 函数时，会有一个概念上的拷贝。也就是说，show 函数的名为 p 的参数是从传递的参数 Pig{pig} 进行拷贝初始化，由于拷贝构造函数被标记为 explicit，因此会出现上述错误。

这可以从 拷贝初始化 中看到：

在以下情况下执行拷贝初始化：

• 通过值传递参数给函数时。

(强调是我的)

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C++17

从C++17开始，prvalue Pig{pig} 直接构造到p的存储中。也就是说，从C++17开始，没有概念上的参数副本，因此不需要复制构造函数为非显式等。

从C++17开始，我们有了强制复制省略：

在以下情况下，编译器必须省略类对象的复制和移动构造，即使复制/移动构造函数和析构函数具有可观察的副作用。这些对象直接构造到它们原本将被复制/移动的存储中。复制/移动构造函数不需要存在或可访问：

• 在对象初始化时，当初始化表达式是与变量类型相同的prvalue（忽略cv限定符）时：

(我强调)

请注意，Pig{pig} 是一个 prvalue，因此上述适用，并且复制构造函数不需要存在或可访问（它可以是显式的）。

- Jason