复制和移动成语？

Question

通过使用Copy & Swap 习惯用法，我们可以轻松实现具有强大异常安全性的复制分配：

T& operator = (T other){
    using std::swap;
    swap(*this, other);
    return *this;
}

但是，这要求 T 为 Swappable。如果std::is_move_constructible_v<T> && std::is_move_assignable_v<T> == true 感谢std::swap，则自动为哪种类型。

我的问题是，使用“复制和移动”习语有什么缺点吗？像这样：

T& operator = (T other){
    *this = std::move(other);
    return *this;
}

前提是您为 T 实现了移动分配，否则显然您最终会得到无限递归。

这个问题与Should the Copy-and-Swap Idiom become the Copy-and-Move Idiom in C++11? 的不同之处在于这个问题更笼统，并且使用移动赋值运算符而不是实际手动移动成员。这避免了在链接线程中预测答案的清理问题。

Answer 1

更正问题

实现复制和移动的方式必须像@Raxvan 指出的那样：

T& operator=(const T& other){
    *this = T(other);
    return *this;
}

但没有std::move，因为T(other) 已经是一个右值，并且在此处使用std::move 时，clang 会发出有关悲观化的警告。

总结

当存在移动赋值运算符时，Copy & Swap 和 Copy & Move 之间的区别取决于用户是否使用swap 方法，该方法比移动赋值具有更好的异常安全性。对于标准std::swap，Copy & Swap 和 Copy & Move 之间的异常安全性是相同的。我相信大多数时候，swap 和 move 分配将具有相同的异常安全性（但并非总是如此）。

实现复制和移动存在风险，如果移动赋值运算符不存在或签名错误，则复制赋值运算符将减少为无限递归。然而，至少 clang 对此发出警告，通过将-Werror=infinite-recursion 传递给编译器，可以消除这种恐惧，坦率地说，这超出了我的理解，为什么默认情况下这不是错误，但我离题了。

动机

我已经做了一些测试和很多挠头，这就是我发现的：

1234563正如@Raxvan 指出的那样，您需要在复制赋值运算符的主体内进行复制构造。这被认为是劣等的，因为它可以防止编译器在使用右值调用运算符时执行复制省略。但是，应用复制省略的情况现在由移动分配处理，因此这一点没有实际意义。

1. 我们必须比较：

   T& operator=(const T& other){
       using std::swap;
       swap(*this, T(other));
       return *this;
   }
   

   到：

   T& operator=(const T& other){
       *this = T(other);
       return *this;
   }
   

   如果用户没有使用自定义swap，则使用模板化std::swap(a,b)。本质上是这样做的：

   template<typename T>
   void swap(T& a, T& b){
       T c(std::move(a));
       a = std::move(b);
       b = std::move(c);
   }
   

   这意味着 Copy & Swap 的异常安全性与 move 构造和 move assignment 中较弱的异常安全性相同。如果用户使用自定义交换，那么异常安全当然由交换函数决定。

   在复制和移动中，异常安全完全由移动赋值运算符决定。

   我相信在这里查看性能是没有实际意义的，因为编译器优化可能在大多数情况下没有区别。但无论如何我都会评论它，复制和交换执行复制构造、移动构造和两个移动分配，而复制和移动执行复制构造和仅一个移动分配。虽然我有点期待编译器在大多数情况下都能生成相同的机器代码，当然这取决于 T。

附录：我使用的代码

  class T {
  public:
    T() = default;
    T(const std::string& n) : name(n) {}
    T(const T& other) = default;

#if 0
    // Normal Copy & Swap.
    // 
    // Requires this to be Swappable and copy constructible. 
    // 
    // Strong exception safety if `std::is_nothrow_swappable_v<T> == true` or user provided
    // swap has strong exception safety. Note that if `std::is_nothrow_move_assignable` and
    // `std::is_nothrow_move_constructible` are both true, then `std::is_nothrow_swappable`
    // is also true but it does not hold that if either of the above are true that T is not
    // nothrow swappable as the user may have provided a specialized swap.
    //
    // Doesn't work in presence of a move assignment operator as T t1 = std::move(t2) becomes
    // ambiguous.
    T& operator=(T other) {
      using std::swap;
      swap(*this, other);
      return *this;
    }
#endif

#if 0
    // Copy & Swap in presence of copy-assignment.
    //
    // Requries this to be Swappable and copy constructible.
    //
    // Same exception safety as the normal Copy & Swap. 
    // 
    // Usually considered inferor to normal Copy & Swap as the compiler now cannot perform
    // copy elision when called with an rvalue. However in the presence of a move assignment
    // this is moot as any rvalue will bind to the move-assignment instead.
    T& operator=(const T& other) {
      using std::swap;

      swap(*this, T(other));
      return *this;
    }
#endif

#if 1
    // Copy & Move
    //
    // Requires move-assignment to be implemented and this to be copy constructible.
    //
    // Exception safety, same as move assignment operator.
    //
    // If move assignment is not implemented, the assignment to this in the body
    // will bind to this function and an infinite recursion will follow.
    T& operator=(const T& other) {
      // Clang emits the following if a user or default defined move operator is not present.
      // > "warning: all paths through this function will call itself [-Winfinite-recursion]"
      // I recommend  "-Werror=infinite-recursion" or "-Werror" compiler flags to turn this into an
      // error.

      // This assert will not protect against missing move-assignment operator.
      static_assert(std::is_move_assignable<T>::value, "Must be move assignable!");

      // Note that the following will cause clang to emit:
      // warning: moving a temporary object prevents copy elision [-Wpessimizing-move]

      // *this = std::move(T{other});

      // The move doesn't do anything anyway so write it like this;
      *this = T(other);
      return *this;
    }
#endif

#if 1
    T& operator=(T&& other) {
      // This will cause infinite loop if user defined swap is not defined or findable by ADL
      // as the templated std::swap will use move assignment.

      // using std::swap;
      // swap(*this, other);

      name = std::move(other.name);
      return *this;
    }
#endif

  private:
    std::string name;
  };

Answer 2

我的问题是，使用“复制和移动”习语有什么缺点吗？

是的，如果你没有实现移动赋值operator =(T&&)，你会得到堆栈溢出。 如果你确实想实现它，你会得到一个编译器错误 (example here)：

struct test
{
    test() = default;
    test(const test &) = default;

    test & operator = (test t)
    {
        (*this) = std::move(t);
        return (*this);
    }

    test & operator = (test &&)
    {
        return (*this);
    }

};

如果你这样做 test a,b; a = b; 你会得到错误：

error: ambiguous overload for 'operator=' (operand types are 'test' and 'std::remove_reference<test&>::type {aka test}')

解决这个问题的一种方法是使用复制构造函数：

test & operator = (const test& t)
{
    *this = std::move(test(t));
    return *this;
}

这会起作用，但是如果您不实现移动分配，您可能不会收到错误（取决于编译器设置）。考虑到人为错误，这种情况可能会发生，并且您最终会在运行时导致堆栈溢出，这很糟糕。