复制初始化的奇怪行为，为什么不调用复制构造函数？

Question

复制初始化的奇怪行为，为什么不调用复制构造函数？

c++initializationcopy-constructorcopy-initialization

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我正在阅读直接初始化和复制初始化之间的区别（§8.5/12）：

T x(a);  //direct-initialization
T y = a; //copy-initialization

我从阅读有关复制初始化的内容中了解到，它需要可访问且非显式复制构造函数，否则程序将无法编译。我通过编写以下代码进行了验证：

struct A
{
   int i;
       A(int i) : i(i) { std::cout << " A(int i)" << std::endl; }
   private:
       A(const A &a)  {  std::cout << " A(const A &)" << std::endl; }
};

int main() {
        A a = 10; //error - copy-ctor is private!
}

GCC出现错误(ideone)，提示：

prog.cpp:8: error: ‘A::A(const A&)’ is private

到目前为止一切顺利，再次确认了Herb Sutter的说法，

复制初始化意味着在使用复制构造函数进行初始化之前，首先调用必要的用户定义转换，并等价于形式"T t = u;"：

接下来，我通过注释“private”关键字使copy-ctor可访问。现在，自然而然地期望将打印以下内容：

A(const A&)

但令我惊讶的是，它实际上打印了以下内容(ideone)：

A(int i)

为什么?

好吧，我明白了，首先使用`A(int i)`从`10`(int类型)创建了一个临时对象A，按照需要应用转换规则(§8.5/14)，然后它应该调用复制构造函数来初始化a。但是它没有。为什么？

如果实现允许消除调用复制构造函数的需要(§8.5/14)，那么为什么当复制构造函数被声明为private时它不接受代码？毕竟，它没有调用它。这就像一个调皮捣蛋的孩子先是烦人地要求一个“特定”的玩具，当你给他一个“特定”的玩具时，他在你背后把它扔掉了。:|

这种行为可能危险吗？我的意思是，我可能会在复制构造函数中做一些其他“有用”的事情，但如果它不调用它，它是否不改变程序的行为？

- Nawaz

请看我在这里的问题：https://dev59.com/mW445IYBdhLWcg3ws8Zp，我相信这是一个类似的情况。 - davka

顺便提一下，“根据我对拷贝初始化的了解，它需要有可访问且非显式的拷贝构造函数，否则程序将无法编译。” - 实际上比这更复杂。在你的例子中，如果你把你的拷贝构造函数设为public但显式，它仍然可以工作。请参阅http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=8342 - Johannes Schaub - litb

@Johannes：GCC 也不接受这个：http://www.ideone.com/KiOTV - Nawaz

@Nawaz：非常好的问题!!! - Destructor

6个回答

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C++明确允许多种涉及拷贝构造函数的优化，这些优化实际上会改变程序的语义。（这与大多数优化不同，因为它们不影响程序的语义）。特别地，如果编译器知道现有对象将变得不可达，它就可以重复使用该对象而不是进行拷贝。在这种情况下（拷贝构造函数），编译器允许这样做；另一个类似的情况是“返回值优化”（RVO），即如果您声明保存函数返回值的变量，则C++可以选择在调用者的框架上分配该变量，这样当函数完成时就不需要将其拷贝回调用者。

总之，在C ++中，如果定义的拷贝构造函数具有副作用或执行除拷贝以外的任何操作，那么就要小心处理。

- Edward Loper

+1。好帖子。特别是这部分内容：在编译器知道现有的对象将变得不可达时，有几种情况允许编译器重用现有对象，而不是复制一个新对象。拷贝构造就是其中之一；另一个类似的情况是“返回值优化”（RVO），如果您声明保存函数返回值的变量，则C++可以选择将其分配在调用者的框架上，这样当函数完成时，它不需要将其复制回调用者。 - Nawaz

4

在任何编译器中，在代码优化过程之前，都需要进行语法[和语义]分析过程。

如果代码不符合语法要求，则无法编译。只有在后续阶段（即代码优化）中，编译器才决定省略它创建的临时对象。

因此，您需要一个可以访问的副本构造函数。

- Prasoon Saurav

1

这是非常明显的，Prasoon，语法分析是在优化阶段之前完成的，这就是为什么需要公开声明copy-ctor。我的问题是，为什么要这样做？ - Nawaz

1

但是在语义分析时，C++编译器通常允许在大多数情况下省略复制构造函数。这不是一种常见意义上的优化。 - user2100815

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@Prasoon 这样做是不被允许的。具体来说，在某些情况下，不构造对象是不允许的，否则整个 RAII（资源获取即初始化）机制就会崩溃。 - user2100815

1

也许现在指出“省略”并不等于“优化”是很好的。实际上，“NRO”应该是“NRE”。 - user2100815

2

@Neil：那只是“好像”规则，不是吗？这是唯一允许优化掉“未使用”对象的事情，但如果创建和销毁它具有可观察的副作用，则不允许进行该优化。任何明智的实现都定义锁操作为可观察的，即使它没有显式修改volatile对象。 - Steve Jessop

显示剩余7条评论

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这里你可以找到这个（带上你的评论 ;))：

[标准]还说临时副本可以省略，但复制构造函数的语义约束（例如可访问性）仍然必须进行检查。

- davka

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RVO和NRVO，伙计。这是一个完美的复制省略案例。

- Puppy

除非他的复制构造函数是私有的 - 我不确定是否允许省略。 - user2100815

它并没有回答我的问题。而且我知道RVO和NRVO的相关知识。 - Nawaz

实际上，仔细想想，它几乎肯定是这样的 - 我不明白为什么隐私应该有任何区别。但是在找到标准参考之前，我感到有些胆怯 :-) - user2100815

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这是编译器的一种优化。

在评估：A a = 10; 而不是：

首先通过 A(int) 构造一个临时对象；
通过复制构造函数构造 a 并传递临时对象；

编译器将直接使用 A(int) 构造 a。

- sergio

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可以查看英文原文，
原文链接

- Steve Jessop · Accepted Answer

你是在问为什么编译器要进行访问检查吗？C++03中的12.8/14规定：

如果一个对象的复制构造函数或复制赋值运算符被隐式使用，但特殊成员函数不可访问，则程序是非法的。

当实现“省略复制构造”（12.8/15允许）时，我认为这并不意味着复制构造函数不再“隐式使用”，而只是不会执行。

或者您是在问为什么标准这样说？如果复制省略是访问检查规则的例外，那么在成功执行省略的实现中，您的程序将是良好的，但在未执行省略的实现中将是非法的。

我相信作者会认为这是一件坏事。以这种方式编写便携式代码更容易 - 即使在您的实现中省略了复制，编译器也会告诉您是否编写了尝试复制不可复制对象的代码。我怀疑，在检查访问权限之前弄清楚优化是否成功，或者在尝试优化之后推迟访问检查，也可能会给实现者带来麻烦，尽管我不知道这是否值得考虑。

这种行为可能危险吗？我的意思是，我可能会在复制构造函数中执行其他有用的操作，但如果它不调用它，那么它是否不会改变程序的行为？

当然可能会有危险 - 复制构造函数中的副作用仅在实际复制对象时发生，并且您应该相应地设计它们：标准说可以省略复制，因此不要在复制构造函数中放置代码，除非您希望在12.8/15中定义的条件下省略它。

MyObject(const MyObject &other) {
    std::cout << "copy " << (void*)(&other) << " to " << (void*)this << "\n"; // OK
    std::cout << "object returned from function\n"; // dangerous: if the copy is
      // elided then an object will be returned but you won't see the message.
}