为什么没有从临时对象(操作员+的结果)调用ctor?

时间:2012-03-17 15:41:44

标签: c++ c++11 move-constructor

现在回答:不要费心阅读这个问题,这有点冗长,可能不值得你花时间。我的代码中存在错误,这就是为什么没有调用移动构造函数的原因。检查答案以获取详细信息。请记住,RVO和NRVO(命名返回值优化)可能会导致未按预期发生的呼叫。


我希望为此行调用move ctor,但是会调用copy ctor:

Ding d3 = d1 + d2;

Ding类具有用户定义的移动ctor和操作符+重载。我希望调用move ctor的原因是operator +返回一个临时对象,一个rvalue引用,因此可能会发生移动优化。

我在这里写的所有东西都可能是错的,因为我是C ++初学者。这是代码:

// Copied and modified code from here: https://stackoverflow.com/a/3109981
#include <iostream>
#include <cstring>

struct Ding {
    char* data;

    Ding(const char* p) {
        std::cout << " ctor for: " << p << "\n";
        size_t size = strlen(p) + 1;
        data = new char[size];
        memcpy(data, p, size);
    }

    ~Ding() {
        std::cout << " dtor for: " << data << "\n";
        delete[] data;
    }

    Ding(const Ding& that) {
        std::cout << " copy for: " << that.data << "\n";
        size_t size = strlen(that.data) + 1;
        data = new char[size];
        memcpy(data, that.data, size);
    }

    Ding(Ding&& that) {
        std::cout << " MOVE for: " << that.data << "\n";
        data = that.data;
        that.data = nullptr;
    }

    Ding& operator=(Ding that) {
        std::cout << " assignment: " << that.data << "\n";
        std::swap(data, that.data);
        return *this;
    }

    Ding& operator+(const Ding that) const {
        std::cout << " plus for: " << that.data << "\n";
        size_t len_this = strlen(this->data);
        size_t len_that = strlen(that.data);
        char * tmp = new char[len_this + len_that + 1];
        memcpy( tmp,          this->data, len_this);
        memcpy(&tmp[len_this], that.data, len_that + 1);
        Ding * neu = new Ding(tmp);
        return *neu;
    }
};

void print(Ding d) {
    std::cout << "  (print): " << d.data << std::endl;
}

int main(void) {
    std::cout << "putting a Ding on the stack\n";
    Ding d1("jajaja");
    std::cout << "calling print routine\n";
    print(d1);
    std::cout << "putting a second Ding on the stack\n";
    Ding d2("nein");
//  std::cout << "calling print routine\n";
//  print(d2);
    std::cout << "Putting a third Ding on the stack, init from + op ...\n";
    std::cout << "... so expecting so see MOVE ctor used ...\n";
    Ding d3 = d1 + d2;
//  std::cout << "calling print routine\n";
//  print(d3);
    std::cout << "End of main, dtors being called ...\n";
}

VC2010 Express和MinGW(GCC 4.6)的编译器调用(在Win7上)如下:

cl /nologo /W4 /EHsc /MD move-sem.cpp
g++ -std=c++0x move-sem.cpp -o move-gcc.exe

两个二进制文件产生相同的输出(在程序结束时没有破坏顺序):

putting a Ding on the stack
 ctor for: jajaja
calling print routine
 copy for: jajaja
  (print): jajaja
 dtor for: jajaja
putting a second Ding on the stack
 ctor for: nein
Putting a third Ding on the stack, init from + op ...
... so expecting so see MOVE ctor used ...
 copy for: nein
 plus for: nein
 ctor for: jajajanein
 dtor for: nein
 copy for: jajajanein
End of main, dtors being called ...
 dtor for: jajajanein
 dtor for: nein
 dtor for: jajaja

回想一下这个长文本之后的问题:为什么移动构造函数不需要Ding d3 = d1 + d2;

我知道还有其他问题,为什么移动ctors没有被调用,但我无法将他们的答案映射到这个案例。

更新

根据David Rodriguez的评论,我按照以下方式更改了程序:

--- move-sem.cpp.orig   2012-03-17 17:00:56.901570900 +0100
+++ move-sem.cpp        2012-03-17 17:01:14.016549800 +0100
@@ -36,15 +36,14 @@
                return *this;
        }

-       Ding& operator+(const Ding that) const {
+       Ding operator+(const Ding that) const {
                std::cout << " plus for: " << that.data << "\n";
                size_t len_this = strlen(this->data);
                size_t len_that = strlen(that.data);
                char * tmp = new char[len_this + len_that + 1];
                memcpy( tmp,          this->data, len_this);
                memcpy(&tmp[len_this], that.data, len_that + 1);
-               Ding * neu = new Ding(tmp);
-               return *neu;
+               return tmp;
        }
 };

然后我使用上面提到的编译器调用重新编译了程序,得到了一个输出,其中删除了一个副本(copy for: jajajanein)。然后我尝试了以下一行:

g++ -std=c++0x -fno-elide-constructors move-sem.cpp -o move-gcc.exe

塔塔!现在我看到移动ctor在工作! ...但我认为现在还有另一个错误,新move-gcc.exe的输出不再列出dtor调用:

putting a Ding on the stack
 ctor for: jajaja
calling print routine
 copy for: jajaja
  (print): jajaja
 dtor for: jajaja
putting a second Ding on the stack
 ctor for: nein
Putting a third Ding on the stack, init from + op ...
... so expecting so see MOVE ctor used ...
 copy for: nein
 plus for: nein
 ctor for: jajajanein
 MOVE for: jajajanein
 dtor for:

第二次更新

我用以下(可能同样糟糕的)代码替换了坏operator+

Ding& operator+=(const Ding & rhs) {
    std::cout << " op+= for: " << data << " and " << rhs.data << "\n";
    size_t len_this = strlen(this->data);
    size_t len_that = strlen(rhs.data);
    char * buf = new char[len_this + len_that + 1];
    memcpy( buf,         this->data, len_this);
    memcpy(&buf[len_this], rhs.data, len_that + 1);
    delete[] data;
    data = buf;
    return *this;
}

Ding operator+(const Ding & rhs) const {
    Ding temp(*this);
    temp += rhs;
    return temp;
}

我还从析构函数中删除了以下行,它阻止程序异常终止:

std::cout << " dtor for: " << data << "\n";

现在在使用MSVC和g++ -std=c++0x -fno-elide-constructors进行编译时调用移动构造函数。

3 个答案:

答案 0 :(得分:2)

    Ding * neu = new Ding(tmp);
    return *neu;

这是错误的。您正在动态分配Ding,然后强制复制它。因为Ding是动态分配的,所以泄漏它,它的生命周期超出了return语句,编译器无法移动。请注意,您返回临时。

将其更改为:

    return Ding(tmp);

甚至:

    return tmp;

由于您的构造函数const char*不是显式,编译器将使用它来创建新的Ding对象。在这两种情况下,临时的生命周期都不会超出return语句,编译器将移动

(这个答案假设您理解从返回的对象到d3的副本已被省略,如果这是您期望移动的位置,那么编译器会做得更好:完全避免操作)。

编辑由于DeadMG已经编写了 规范表单,但它包含错误我会跟进:

关于运算符重载有很多话要说,但是一个共同的建议(我给出和遵循的那个)是将operatorX=实现为成员函数(它是应用于左侧的操作)然后根据前者实现operator+作为自由函数。在C ++ 11中将是:

class X {
   X& operator+=( X const & ); // we do not modify the rhs internally
};
X operator+( X lhs, X const & rhs ) {
  lhs += rhs;                  // reuse implementation
  return lhs;
}

有些注意事项:operator+在类型方面是对称的,因为它是一个自由函数。可以在lhs中获得右侧可能发生的所有隐式转换。在您的特定情况下,Ding可以隐式转换为const char*,这意味着您可以通过自由函数operator+来编写:

Ding d( "A" );
const char* str = "B";
d + d;     // no conversions
d + str;   // conversion on the right hand side
str + d;   // conversion on the left hand side

通过将operator+=定义为公共成员函数,您需要编写单个实现,并且可以重用该实现,因此您可以获得两个运算符,其中一个(以及三个额外的代码行是微不足道的)

按值参数和按值返回。如果参数是临时的,这使编译器可以将副本删除为参数。由于存在移动构造函数,因此也不会有任何内部副本,参数将已修改已移动到返回对象。 (不能省略第二份副本。)

我在前一段时间对运算符重载here写了不止这些......它没有明确处理优化(移动)但是还有其他帖子可以处理它的C ++ 03版本。从那个到C ++ 11的功能,你应该能够填补空白。

答案 1 :(得分:1)

没有什么可以动的。

您无法从d1d2移动,因为这会破坏它们。并且您无法移动operator+的返回值,因为这是一个参考。

答案 2 :(得分:1)

您尚未编写正确的加法运算符。规范形式是

Ding operator+(Ding other) const {
    other += this;
    return other; 
    // return std::move(other) if you're on MSVC 
    // which sometimes doesn't do this properly
}
Ding& operator+=(const Ding& other);

您的代码存在许多问题,例如内存泄漏,这也是运算符过载导致的错误。

另外,不要忘记RVO和NRVO对预期产量的潜在影响。