没有引用限定符的非静态成员函数答案

【问题标题】：Non-static member functions with no ref-qualifier没有引用限定符的非静态成员函数
【发布时间】：2020-01-17 23:22:20
【问题描述】：

下

const、volatile 和 ref 限定的成员函数

一个非静态成员函数可以声明为没有引用限定符，... 在重载决议期间，非静态 cv 限定成员函数 X 类处理如下：

没有引用限定符：隐式对象参数具有左值类型引用 cv 限定的 X 并且还允许绑定右值隐含对象参数

为了进一步探索这一点，我对上面链接中提供的源代码进行了实验，如下所示：

#include <utility>
#include <iostream>
using std::move;
using std::cout;
using std::endl;

struct S {
    void f() {cout << "no ref-qualifier: the implicit object parameter has type lvalue reference to cv-qualified S and is additionally allowed to bind rvalue implied object argument\n"; }

    //if only the below method signature were to be enabled,
    //the invocations using rvalue implicit object would fail
    //to compile with the error [-fpermissive]
    //void f() & {cout << "lvalue\n"; }

    //if only the below method signature were to be enabled,
    //the invocation using lvalue implicit object would fail
    //to complile with the error [-fpermissive]
    //void f() && {cout << "rvalue\n"; }
};

int main (void){

    S s;
    s.f();       // prints "lvalue"
    move(s).f(); // prints "rvalue"
    S().f();          // prints "rvalue"

    return 0;
}

鉴于main()中的源代码，我在每个非静态成员函数重载之上提供了相关的 cmets 基于引用限定符，突出显示如果仅启用该特定重载将出现的编译问题。

我的问题是，为了使非 ref 限定的非静态成员函数能够对调用它的对象的隐式类型不可知，幕后发生了什么？编译器是否以适当的重载介入？

欣赏你的想法。

【问题讨论】：

标签： c++11 methods overloading non-static

【解决方案1】：

const 和 ref 限定成员函数的功能与非 const/ref 成员函数没有区别。这些标记主要是为了防止程序员滥用东西。

没有那个对象是 const 因为你不应该改变它，所以你不能在上面调用变异函数！

编译器对程序员大喊大叫。

如果你有一个函数void g() const，那么它不会突然编译成不同的指令，因为你从中删除了const - 这只是意味着编译器停止检查你是否在正文中改变了this。

嗯，大多数情况下......它变得有点复杂，因为通过支持各种不变量，这些关键字有时还允许程序员（或编译器）做一些在一般情况下不允许的事情。例如，如果我知道你给了我一个右值，那么我就可以窃取它的内部信息，而无需复制它们。

无论如何，为了说明，我通过godbolt 运行了您的三个示例。

在第一种情况下void f() 编译为：

S::f():
  push rbp
  mov rbp, rsp
  sub rsp, 16
  mov QWORD PTR [rbp-8], rdi
  mov esi, OFFSET FLAT:.LC0
  mov edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
  call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
  nop
  leave
  ret

您不必能够阅读所有内容，只需看到当我编译其他两个函数时它们产生了这个：

S::f() &:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 16
        mov     QWORD PTR [rbp-8], rdi
        mov     esi, OFFSET FLAT:.LC0
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
        nop
        leave
        ret

S::f() &&:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 16
        mov     QWORD PTR [rbp-8], rdi
        mov     esi, OFFSET FLAT:.LC1
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
        nop
        leave
        ret

我们很清楚，除了加载不同的字符串文字（.LC0、.LC1）之外，它们三个都是相同的。如果我们添加-O3，那么它就会被内联到main 中：

没有引用限定符：

main:
  sub rsp, 8
  mov esi, OFFSET FLAT:.LC0
  mov edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
  call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
  mov esi, OFFSET FLAT:.LC0
  mov edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
  call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
  mov esi, OFFSET FLAT:.LC0
  mov edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
  call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
  xor eax, eax
  add rsp, 8
  ret
_GLOBAL__sub_I_main:
  sub rsp, 8
  mov edi, OFFSET FLAT:_ZStL8__ioinit
  call std::ios_base::Init::Init() [complete object constructor]
  mov edx, OFFSET FLAT:__dso_handle
  mov esi, OFFSET FLAT:_ZStL8__ioinit
  mov edi, OFFSET FLAT:_ZNSt8ios_base4InitD1Ev
  add rsp, 8
  jmp __cxa_atexit

使用 ref 限定符：

main:
        sub     rsp, 8
        mov     esi, OFFSET FLAT:.LC0
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
        mov     esi, OFFSET FLAT:.LC1
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
        mov     esi, OFFSET FLAT:.LC1
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
        xor     eax, eax
        add     rsp, 8
        ret
_GLOBAL__sub_I_main:
        sub     rsp, 8
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZStL8__ioinit
        call    std::ios_base::Init::Init() [complete object constructor]
        mov     edx, OFFSET FLAT:__dso_handle
        mov     esi, OFFSET FLAT:_ZStL8__ioinit
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZNSt8ios_base4InitD1Ev
        add     rsp, 8
        jmp     __cxa_atexit

这又是相同的（字符串文字除外）

简而言之：不需要做任何事情来让非引用限定函数接受两个参数 - 反之亦然：编译器阻止引用限定函数接受它们技术上可以但不允许使用（既要防止程序员做他们不应该做的事情，也可以防止函数被优化以执行在一般情况下实际上会中断的事情）。

在某种程度上，它就像类型系统：在机器级别上，计算机只是在位和字节之间移动，并且对于您认为任何给定块代表的类型绝对是零。纯粹是编译器试图让您承担责任并确保您支持您声明的不变量，但是一旦编译器满意并发出一些机器代码，那么这些类型早就不复存在了。

或者，因为我喜欢例子，你可以说这就像 VIP 和非 VIP 门之间的区别：门实际上是相同的，但是守卫（编译器）只允许你通过那些（他们想想）你有权限。

【讨论】：