为什么用 std::string 和 std::string& 相似的函数初始化字符串？答案

【问题标题】：Why are the initialization of a string from a function with std::string and std::string& similar?为什么用 std::string 和 std::string& 相似的函数初始化字符串？
【发布时间】：2020-05-15 03:45:15
【问题描述】：

考虑以下代码：

#include <string>
#include <sstream>

int main()
{
  const std::string name = "test test test";

  const std::string st = name.substr(0, 7);
  const std::string& st2 = name.substr(0, 7);
}

我知道理论上的差异，但查看汇编代码显示 -O2 根本没有差异。见下文：

st：

mov     ecx, 7
xor     edx, edx
lea     rdi, [rsp+32]
mov     rsi, rsp
call    std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::substr(unsigned long, unsigned long) const

st2：

mov     ecx, 7
xor     edx, edx
lea     rdi, [rsp+64]
mov     rsi, rsp
call    std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::substr(unsigned long, unsigned long) const

【问题讨论】：

为什么你认为它会有所不同？引用的对象仍然必须调用该函数，并且由于它是const &，因此它延长了临时对象的寿命。
理论上有区别吗？
您还期待什么？
常量引用可以延长临时对象的寿命，就像按值返回的函数的结果一样。它的工作方式没有很好地定义，但大多数实现都会将该引用转换为场景背后的对象，并且对开发人员是不可见的。而且我认为这里的用户可能忘记了这种行为并不直观，第一次遇到时应该会感到惊讶。
“我知道理论上的差异”：我建议您添加一个解释，说明您认为理论上的差异是什么。考虑到这个程序在抽象机器上的行为，asm 对两行都做同样的事情并不奇怪。我认为您可能对理论差异有什么误解，或者您没有很好地传达您发现的令人惊讶的内容。

标签： c++ string assembly substring

【解决方案1】：

在初始化st的情况下，因为copy elision，所以直接将name.substr的返回值构造成名为st的字符串对象。在st2的情况下，返回值被直接构造成一个未命名的临时对象，st2被初始化为对该未命名对象的引用。

在这两种情况下，name.substr 的结果都被构造成一个自动存储持续时间的对象，该对象位于 main 本地，无需复制或移动。唯一的区别是该对象在第一种情况下有名称，而在第二种情况下没有。编译器没有理由为创建这两个对象生成不同的代码。

(将临时对象绑定到 const 引用也延长了临时对象的生命周期，使临时对象具有与 st 相同的生命周期。这实际上使临时对象名称为 st2，使其与命名的对象实际上相同st。但是，由于这是在函数的最后一条语句中完成的，因此在您的示例中没有显着影响。）

【讨论】：

如果我们在没有优化的情况下进行编译，我希望构造函数调用之后的代码会有所不同。 std::string& st2 是对对象的引用，因此我们希望 mov 将 lea rdi, [rsp+64] 指针存储到堆栈上的 8 字节位置。使用st，命名对象是字符串，因此无需在任何地方存储指向它的指针。（启用优化后，实际上将st2 指针存储在任何地方可能都会被优化掉。）
@PeterCordes 没有优化，有一个参考商店，是的，但我不知道这在这里是否重要，因为原始发布者正在谈论使用优化进行编译。
对。我的观点是，就 C++ 抽象机（ry）而言，源代码行并不是 100% 相同的，并且它们仅编译相同，因为参考的一部分已被优化掉。以防所有未来的读者都不清楚您的措辞方式。但是，是的，同意没有理由为创建两个 std::string 对象使用不同的 asm。