c++ - 保证省略和链式函数调用

Question

假设我有以下类型:

struct X {
    X& operator+=(X const&);
    friend X operator+(X lhs, X const& rhs) {
        lhs += rhs;
        return lhs;
    }
};

我有声明(假设所有命名的变量都是 X 类型的左值):

X sum = a + b + c + d;

在 C++17 中，我对这个表达式将执行多少个拷贝和移动有什么保证？非保证省略呢？

Answer 1

这将执行 1 次复制构造和 3 次移动构造。

1. 复制 a 以绑定(bind)到 lhs。
2. 将构造lhs移出第一个+。
3. 第一个 + 的返回值会通过省略号绑定(bind)到第二个 + 的按值 lhs 参数。
4. 第二个lhs的返回将引发第二个移动构造。
5. 第三个lhs的返回会产生第三个移动构造。
6. 第三个+返回的临时值会在sum处构造。

对于上面描述的每个移动结构，都有另一个移动结构可以选择省略。所以你只有保证有 1 个拷贝和 6 个 Action 。但实际上，除非你-fno-elide-constructors，否则你将有1个拷贝和3个 Action 。

如果你在这个表达式之后没有引用 a，你可以进一步优化:

X sum = std::move(a) + b + c + d;

产生 0 个拷贝和 4 个移动(使用 -fno-elide-constructors 进行 7 个移动)。

上面的结果已经被一个 X 证实了，它已经检测了复制和移动构造函数。

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更新

如果您对优化它的不同方法感兴趣，您可以从重载 X const& 和 X&& 上的 lhs 开始:

friend X operator+(X&& lhs, X const& rhs) {
    lhs += rhs;
    return std::move(lhs);
}
friend X operator+(X const& lhs, X const& rhs) {
    auto temp = lhs;
    temp += rhs;
    return temp;
}

这将事情减少到 1 个拷贝和 2 个移动。如果您愿意限制您的客户通过引用捕获您的 + 的返回，那么您可以从这样的重载之一返回 X&&:

friend X&& operator+(X&& lhs, X const& rhs) {
    lhs += rhs;
    return std::move(lhs);
}
friend X operator+(X const& lhs, X const& rhs) {
    auto temp = lhs;
    temp += rhs;
    return temp;
}

让您减少 1 个拷贝和 1 个移动。请注意，在此最新设计中，如果您的客户曾经这样做过:

X&& x = a + b + c;

那么 x 是一个悬空引用(这就是 std::string 不这样做的原因)。