为什么即使没有调用公共复制构造函数也需要它？

Question

拥有一个公共复制构造函数将使这个小程序 编译，但不显示副作用“复制”。

#include <iostream>

class X
{
    public:
    X(int) { std::cout << "Construct" << std::endl; }

    // Having a public copy constructor will make the little program 
    // compile, but not showing the side effect "Copy".

    private:
    X(const X&) { std::cout << "Copy" << std::endl; }

    private:
    X& operator = (const X&);
};

int main() {
    X x = 1;
    return 0;
}

Answer 1

以下是涉及的 C++ 标准的相关部分：

[dcl.init]/16, bullet 6, sub-bullet 1: 如果初始化是直接初始化，或者如果是复制初始化，其中源类型的 cv 非限定版本与相同的类，或目标类的派生类，构造函数被考虑...... /p>

换句话说，如果编译器优化可以删除副本并不重要，初始化是不正确的，因为没有适用的构造函数。当然，一旦你公开了复制构造函数，下面的部分就适用了：

[class.copy]/31：当满足某些条件时，允许实现省略类对象的复制/移动构造，即使对象的复制/移动构造函数和/或析构函数有副作用.... 这种复制/移动操作的省略，称为复制省略，在以下情况下是允许的（可以结合起来消除多个副本）：

bullet 3：当尚未绑定到引用 (12.2) 的临时类对象将被复制/移动到具有相同 cv-unqualified 类型的类对象时，可以通过构造临时对象直接进入省略复制/移动的目标

Answer 2

您使用了所谓的“复制初始化”（在[decl.init] 中定义）。定义的意思是使用int构造函数构造一个X类型的临时对象，然后使用拷贝构造函数从临时对象中初始化x。

但是，在这种情况下，该标准还允许一种称为“复制构造函数省略”（在[class.copy] 中定义）的优化。如果应用了该优化，则没有临时性。 x 是使用 int 构造函数构造的，就像您编写了所谓的“直接初始化”X x(1);。

为了避免意外编写在应用优化时编译但未应用优化时编译的代码，标准要求复制构造函数必须是可访问的，即使它被省略。因此，构造函数必须是公共的，即使（使用您正在使用的编译器和选项）它没有被调用。

在 C++11 中考虑了移动构造函数，并且也可以省略。但是这个类X没有移动构造函数，所以C++11和C++03在这个例子中是一样的。

Answer 3

我最好的猜测是这是一个编译器优化。如果您有一个复制构造函数，那么以这种方式声明一个对象是有效的。考虑明确地这样做：

int main() {
    X x(X(1));
    return 0;
}

或更明确地说：

int main() {
    X intermediate(1);
    X x(intermediate);
    return 0;
}

因此，它不使用operator=，而是知道您在声明后尝试初始化您的对象。本质上，编译器是“聪明的”。最后，它再次优化到这一步：

int main() {
    X x(1);
    return 0;
}

因此，在编译器弄清楚“你试图做什么”之后，这成为对象的标准初始化。

编辑

为了完整起见，请注意，如果您尝试以下操作：

int main() {
    X x = 1;
    x = 2;
    return 0;
}

您将看到私人operator= 的问题。明确地，重要的是要注意 operator= 从未在上面的原始初始化问题中实际使用过，即使 = 出现在代码中。

Answer 4

编译器正在将您的初始化优化为：

X x(1)

这是一种复制省略，标准允许，即使它可以消除您看到的副作用。

来自 C++03 标准第 12.8 节：

当满足某些条件时，允许省略实现 类对象的复制构造，即使复制构造函数 和/或对象的析构函数有副作用。在这种情况下， 实现处理省略副本的源和目标 操作只是指相同的两种不同方式 对象，并且该对象的销毁发生在稍后的 如果没有 优化。 111) 这种省略复制操作是允许的 以下情况（可以结合起来消除多个 副本）： — 在具有类返回类型的函数中的 areturn 语句中， 当表达式是非易失性自动对象的名称时 具有与函数返回类型相同的 cv 非限定类型， 通过构造自动对象可以省略复制操作 直接进入函数的返回值 — 当临时类> 对象尚未绑定到引用时 (12.2) 将被复制到具有相同 cv 非限定类型的类对象，副本 可以通过构造临时对象省略操作 直接进入省略副本的目标

第二种情况就是我们这里的情况。