什么是复制省略，它如何优化复制和交换习语？答案

【问题标题】：What is copy elision and how does it optimize the copy-and-swap idiom?什么是复制省略，它如何优化复制和交换习语？
【发布时间】：2011-01-09 18:28:42
【问题描述】：

我正在阅读Copy and Swap。

我尝试阅读有关 Copy Elision 的一些链接，但无法正确理解其含义。有人可以解释一下这个优化是什么，尤其是下面的文字是什么意思

这不仅仅是为了方便，实际上是一种优化。如果参数（s）绑定到左值（另一个非常量对象），则在创建参数时自动制作对象的副本。但是，当 s 绑定到右值（临时对象，文字）时，副本通常会被省略，这样可以节省对复制构造函数和析构函数的调用。在参数被接受为 const 引用的赋值运算符的早期版本中，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一个额外的对象。

【问题讨论】：

相关：What is copy elision?

标签： c++ optimization copy-and-swap copy-elision

【解决方案1】：

复制构造函数的存在是为了制作副本。理论上当你写这样一行时：

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。

复制省略是一种跳过调用复制构造函数的技术，以免支付开销。

例如，编译器可以安排foo()将其返回值直接构造成c。

这是另一个例子。假设你有一个函数：

void doit(CLASS c);

如果你用实参调用它，编译器必须调用复制构造函数，这样原始参数就不能被修改：

CLASS c1;
doit(c1);

但现在考虑一个不同的例子，假设你这样调用你的函数：

doit(c1 + c1);

operator+ 将不得不创建一个临时对象（一个右值）。在调用doit() 之前，编译器可以传递由operator+ 创建的临时变量并将其传递给doit()，而不是调用复制构造函数。

【讨论】：

【解决方案2】：

这是一个例子：

#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，则该行将需要复制构造函数的 3 次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，它可以减少到 1 次复制构造函数调用，即 BigCount::next() 内部的显式调用，其中声明了 newcounter。

如果 operator = 被这样声明和定义：

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

必须有 2 次复制构造函数调用，即使使用复制省略也是如此。一个构造newcounter，另一个构造tmp。如果没有复制省略，仍然会是 3。这就是为什么声明 operator = 所以它的参数需要调用复制构造可以是对赋值运算符使用“复制和交换”习语时的优化。当复制构造函数被调用来构造一个参数时，它的调用可能会被省略，但如果它被调用来创建一个局部变量，它可能不会。

【讨论】：