c++ - 减少复制构造函数调用

Question

以下代码是我正在处理的项目中的一个最小示例。主要问题是我想减少对复制构造函数的调用次数，但我不清楚这样做的正确方法。

#include<iostream>

class MyClass
{
public:
    MyClass() {std::cout << "Default Constructor\n";}
    MyClass(const MyClass &input) {std::cout << "Copy Constructor\n";}
    MyClass & operator=(const MyClass &input) 
         {std::cout << "Assignment\n"; return *this;}
    MyClass & operator+=(const MyClass &input) {return *this;}
    friend MyClass operator+(MyClass lhs,const MyClass &);
};

MyClass operator+(MyClass lhs,const MyClass &rhs) 
    {lhs+=rhs;return lhs;}

int main()
{
    MyClass a,b,c;
    c=a+b;
    return 0;
}

当我运行代码时，输​​出是:

Default Constructor
Default Constructor
Default Constructor
Copy Constructor
Copy Constructor
Assignment

• 在构造a、b、c时调用了三个默认构造函数。

• 为 operator+ 中的第一个参数和 operator+ 的返回调用两个复制构造函数。

• 赋值是将a+b赋值给c的结果。

主要问题:在我的应用程序中，复制构造函数是昂贵的(它涉及内存分配)。另一方面，分配相对便宜。减少对复制构造函数的调用的正确方法是什么？

我考虑过一些解决方案，但没有一个让我满意:

• 据我了解，从阅读中可以看出，operator+ 不应为第一个参数提供引用，因为这有助于链接临时变量。因此，这个拷贝构造函数似乎是不可避免的。

• 以下代码明显更快(由于没有复制构造函数调用):c = a; c += b; 我可以使用这种格式编写代码，但这需要更精细的方法。我希望编译器更智能，而不是让我自己进行这些调整。

• 我可以实现一个函数 add(MyClass &,const MyClass &,const MyClass &); 但这失去了使用加法运算符的便利性(并且需要大量(无意识的) 由于我使用的不同数据类型的数量而编码)。

• 我查看了这些问题，但我没有看到任何可能在这种情况下提高性能的建议:

Copy constructor called twice , Copy constructor called twice , 和 Conditions for copy elision

评论回复:

• 私有(private)数据包括 MPFR 和 MPFI，构造函数包括此数据的初始化。也许构造函数的不同实现是合适的，但我不确定。

• 我考虑过移动构造函数，但有时我也想要复制复制赋值。来自 cppreference看起来这些不能共存(或者至少我一开始尝试时出错)。看来这应该是最好的选择。

Answer 1

为了尽量减少复制构造函数调用，我建议您定义移动构造函数并完美转发您的运算符参数。移动构造函数:

MyClass(MyClass &&input) {std::cout << "Move Constructor\n";}

完美转发操作符:

template<typename T>
    friend MyClass operator+(T &&lhs,T &&rhs) {return std::forward<T>(lhs);}

通过正确的调用，您的运算符将涉及移动构造函数而不是复制构造函数。例如，如果您添加来自函数的对象并立即存储结果(例如 MyClass c=a+b; 而不是 MyClass c;c=a+b;)，感谢 RVO您可以保存复制构造函数。

假设您有一个返回 MyClass 实例的函数:

MyClass something() {return MyClass();}

如果添加函数返回值并立即存储它们，例如:

MyClass c=something()+something();

那么就不会涉及复制构造函数。

我已经放了一系列例子here其中我将 const MyClass& 参数与 operator+ 一起使用，并将完美转发参数与 operator- 一起使用。您可以看到它在最后一个示例中有所不同，但在所有其他示例中都没有。这就是为什么我说“用正确的电话”。如果您必须像那样操作可以转发的对象，那么值得一试。