构造函数中的 C++ 通用引用和返回值优化 (rvo)

Question

为什么在具有通用引用参数的构造函数的类中不会发生右值优化？

http://coliru.stacked-crooked.com/a/672f10c129fe29a0

#include <iostream>

 template<class ...ArgsIn>
struct C {

  template<class ...Args>
  C(Args&& ... args) {std::cout << "Ctr\n";}        // rvo occurs without &&

  ~C(){std::cout << "Dstr\n";}
};

template<class ...Args> 
auto f(Args ... args) {
    int i = 1;
  return C<>(i, i, i);
}

int main() {
  auto obj = f();
}

输出：

Ctr
Ctr
Dstr
Ctr
Dstr
Dstr

Answer 1

我认为问题在于

template<class ...Args>
C(Args&& ... args) {std::cout << "Ctr\n";}  

就语言而言不是复制/移动构造函数，因此编译器不能省略对它们的调用。从 §12.8 [class.copy]/p2-3 开始，添加了重点并省略了示例：

类X的非模板构造函数是一个拷贝构造函数，如果 它的第一个参数是X&、const X&、volatile X&或const volatile X&类型， 要么没有其他参数，要么全部 其他参数有默认参数 (8.3.6)。

类X的非模板构造函数是一个移动构造函数，如果 它的第一个参数是X&&、const X&&、volatile X&& 或 const volatile X&&，要么没有其他参数，要么全部 其他参数有默认参数 (8.3.6)。

换句话说，作为模板的构造函数永远不能是复制或移动构造函数。

返回值优化是复制省略的一种特殊情况，描述为（§12.8 [class.copy]/p31）：

当满足某些条件时，允许省略实现 类对象的复制/移动构造，即使构造函数 选择用于复制/移动操作和/或析构函数 对象有副作用。

这允许实现省略“复制/移动构造”；使用既不是复制构造函数也不是移动构造函数的东西构造对象不是“复制/移动构造”。

因为C 有一个用户定义的析构函数，所以不会生成隐式移动构造函数。因此，重载决策将选择 Args 推导出为 C 的模板化构造函数，这比右值的隐式复制构造函数更匹配。但是，编译器不能省略对这个构造函数的调用，因为它有副作用，既不是复制构造函数也不是移动构造函数。

如果是模板化的构造函数

template<class ...Args>
C(Args ... args) {std::cout << "Ctr\n";} 

那么它不能用Args = C 实例化来产生一个复制构造函数，因为这会导致无限递归。标准中有一条特殊规则禁止此类构造函数和实例化（§12.8 [class.copy]/p6）：

类 X 的构造函数声明是非良构的，如果它 第一个参数的类型（可选 cv 限定）X 和 没有其他参数，否则所有其他参数都有 默认参数。成员函数模板永远不会被实例化为 生成这样的构造函数签名。

因此，在这种情况下，唯一可行的构造函数将是隐式定义的复制构造函数，并且可以省略对该构造函数的调用。

如果我们改为 remove 来自 C 的自定义析构函数，并添加另一个类来跟踪何时调用 C 的析构函数：

struct D {
    ~D() { std::cout << "D's Dstr\n"; }
};

template<class ...ArgsIn>
struct C {
  template<class ...Args>
  C(Args&& ... args) {std::cout << "Ctr\n";}
  D d;
};

我们只看到对D 的析构函数的一次调用，表明只构造了一个C 对象。这里C的移动构造函数是由重载决议隐式生成和选择的，你会看到RVO再次启动。