C++11：按值传递、移动语义和继承

Question

假设我有一个类，我计划直接将其公开为可实例化的类给程序员使用：

class Base
{
public:
    Base(std::string text) : m_text(std::move(text)) {}
private:
    std::string m_text;
};

目前为止一切顺利。这里不需要一个右值构造函数。 现在，在将来的某个时间点，我决定扩展Base：

class Derived : public Base
{
public:
    Derived(const std::string &text) : Base(text) {}
};

这让我很困扰：在Derived中，我不能按值获取字符串，因为Base已经这样做了 - 我最终会得到2个副本和1个移动。此处的const-reference构造函数还会对rvalue执行不必要的复制。

问题是：如何仅复制+移动一次（就像Base中的简单构造函数一样），而不添加更多构造函数？

- shorke

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为什么不能使用 Derived(std::string x) : Base(std::move(x)) { } 这样的语法？或者直接继承基类的构造函数？ - Kerrek SB

@KerrekSB 把继承构造函数放在回答里，它值得点赞。 - Seth Carnegie

Answer 1

除非更改类的设计并将其构造函数转换为（可能是SFINAE约束的）模板转发构造函数（Yakk的答案显示如何），否则您不能仅复制和移动一次。

虽然这样做可以在提供rvalue时执行一次移动而不进行任何复制，并且在提供lvalue时执行一次复制而不进行任何移动，但在大多数情况下，这是一种过度设计。

作为基于模板的转发构造函数的替代方案，您可以在您的基类和派生类中提供两个构造函数：一个用于rvalue引用，另一个用于对const的lvalue引用。但同样，在大多数情况下，这是一种不必要的复杂化（并且在参数数量增加时无法很好地扩展，因为所需构造函数的数量会呈指数增长）。

移动std::string与复制指针和整数一样快（在此忽略SSO优化），除非您有真实证据表明这是阻止应用程序满足其性能要求的瓶颈（难以置信），否则您不应该担心它。

因此，只需让您的Derived构造函数无条件地按值接受其参数，并在将其传递给基类的构造函数时移动它：

class Derived : public Base
{
public:
    Derived(std::string text) : Base(std::move(text)) { }
};

如果您希望（或接受）Derive继承所有Base的构造函数，另一种选择是利用C++11的继承构造函数，像这样：

class Derived : public Base
{
public:
    using Base::Base;
//  ^^^^^^^^^^^^^^^^^
};

- Andy Prowl

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根据标准，即使您定义了常规构造函数，编译器也应该隐式生成移动构造函数。如果您定义了复制构造函数或析构函数等，则不应生成移动构造函数（等等，这是一种简化）。然而，某种程度上，微软并不热衷于遵循标准，并且它永远不会隐式生成移动构造函数。如果您想要它，您必须提供它。话虽如此，我不明白这如何适用于您问题中的示例。我认为您在谈论构造“Derived”和移动“string”，而不是移动“Derived”。 - Andy Prowl

嘿，那真是不该这样做！ :-D 回到主题：“Derived a（”A“）;”构造std::string（”A“），调用Derived :: Derived（第一次复制），然后调用Base :: Base（第二次复制）+在Base :: Base中进行移动（2次复制，1次移动）[假设没有隐式移动构造函数]。 - shorke

如果你在谈论我的例子，那只有一次移动（当从临时字符串初始化Derived::Derived的参数时）加上一次移动（当将该参数传递给Base::Base）再加上一次移动（当将其移动到数据成员中）。所以是3次移动，没有复制。 - Andy Prowl

Andy：他假设没有隐式移动构造函数。@user2414893：嗯，当然。但你应该假设有一个隐式移动构造函数。 - Mooing Duck

我刚在VS2012中运行了一些测试。它确实调用了移动构造函数（除非反汇编有误:D）。看起来我刚学到了关于移动语义的一些东西，谢谢！ - shorke

Answer 2

使用SFINAE构造函数实现完美转发：

class Derived : public Base
{
public:
  template<
    typename T,
    typename=typename std::enable_if<
      std::is_constructible<std::string, T&&>::value
    >::type
  >
  Derived(T&& text) : Base(std::forward<T>(text)) {}
};

一个缺点（除了上面构造的疯狂之外）是它会过度参与重载决议：它几乎可以匹配任何可以转换为std::string的参数。因此，如果你有另一个构造函数，它接受一个char const*，如果你传递一个char const*变量，它可能会被忽略，因为T&&可能更匹配。

如果你的Derived或Base有一个operator std::string，那么你就倒霉了...

- Yakk - Adam Nevraumont

Answer 3

将Derived更改为以下内容：

class Derived : public Base
{
public:
    using Base::Base;
};

现在Derived从Base继承构造函数。

有关更多信息，请参见在C ++ 0x中转发所有构造函数。

- Jesse Good