什么是复制省略以及它如何优化复制和交换习惯用法？

Question

我正在阅读复制和交换。

我尝试阅读有关 Copy Elision 的一些链接，但无法正确理解它的含义。有人可以解释一下这个优化是什么，特别是以下文本的含义吗

这不仅仅是一个方便的问题，而且实际上是一种优化。如果参数绑定到左值（另一个非常量对象），则在创建参数时会自动创建该对象的副本。但是，当 s 绑定到右值（临时对象、文字）时，通常会忽略副本，从而节省对复制构造函数和析构函数的调用。在早期版本的赋值运算符中，参数被接受为 const 引用，当引用绑定到右值时，不会发生复制省略。这会导致创建和销毁另一个对象。

Answer 1

复制构造函数的存在是为了进行复制。理论上，当您编写如下行时：

CLASS c(foo());

编译器必须调用复制构造函数将 foo() 的返回值复制到 c 中。

复制省略是一种跳过调用复制构造函数以避免支付开销的技术。

例如，编译器可以安排foo()将其返回值直接构造到c中。

这是另一个例子。假设你有一个函数：

void doit(CLASS c);

如果你用实际参数调用它，编译器必须调用复制构造函数，以便原始参数不能被修改：

CLASS c1;
doit(c1);

但现在考虑一个不同的例子，假设你像这样调用你的函数：

doit(c1 + c1);

< code>operator+ 必须创建一个临时对象（右值）。编译器可以传递由 operator+ 创建的临时对象并将其传递给 doit()，而不是在调用 doit() 之前调用复制构造函数> 相反。

Answer 2

下面是一个示例：

#include <vector>
#include <climits>

class BigCounter {
 public:
   BigCounter &operator =(BigCounter b) {
      swap(b);
      return *this;
   }

   BigCounter next() const;

   void swap(BigCounter &b) {
      vals_.swap(b);
   }

 private:
   typedef ::std::vector<unsigned int> valvec_t;
   valvec_t vals_;
};

BigCounter BigCounter::next() const
{
   BigCounter newcounter(*this);
   unsigned int carry = 1;
   for (valvec_t::iterator i = newcounter.vals_.begin();
        carry > 0 && i != newcounter.vals_.end();
        ++i)
   {
      if (*i <= (UINT_MAX - carry)) {
         *i += carry;
      } else {
         *i += carry;
         carry = 1;
      }
   }
   if (carry > 0) {
      newcounter.vals_.push_back(carry);
   }
   return newcounter;
}

void someFunction()
{
    BigCounter loopcount;
    while (true) {
       loopcount = loopcount.next();
    }
}

在 somefunction 中，loopcount = loopcount.next(); 行从复制省略中受益匪浅。如果不允许复制省略，则该行将需要 3 次复制构造函数调用以及对析构函数的关联调用。在允许复制省略的情况下，可以减少对复制构造函数的 1 次调用，即声明 newcounter 的 BigCount::next() 内部的显式调用。

如果 operator = 是这样声明和定义的：

BigCounter &BigCounter::operator =(const BigCounter &b) {
   BigCounter tmp(b);
   swap(tmp);
   return *this;
}

即使使用复制省略，也必须调用两次复制构造函数。一个用于构造 newcounter，另一个用于构造 tmp。如果没有复制省略，仍然会有 3 个。这就是为什么声明 operator = 以便其参数需要调用复制构造，这在使用赋值运算符的“复制和交换”习惯用法时可以是一种优化。当调用复制构造函数来构造参数时，它的调用可能会被省略，但如果调用它来创建局部变量，则可能不会。