Rvalue引用和构造函数

Rvalue references and constructors

本文关键字：构造函数 引用 Rvalue      更新时间：2023-10-16

我阅读了以下关于右值引用的文章http://thbecker.net/articles/rvalue_references/section_01.html

但是有些事情我不理解。

这是我使用的代码：

#include <iostream>
template <typename T>
class PointerHolder
{
public:
    // 1
    explicit PointerHolder(T* t) : ptr(t) 
    {
        std::cout << "default constructor" << std::endl;
    }
    // 2
    PointerHolder(const PointerHolder& lhs) : ptr(new T(*(lhs.ptr)))
    {
        std::cout << "copy constructor (lvalue reference)" << std::endl;
    }
    // 3
    PointerHolder(PointerHolder&& rhs) : ptr(rhs.ptr)
    {
        rhs.ptr = nullptr;
        std::cout << "copy constructor (rvalue reference)" << std::endl;
    }   
    // 4
    PointerHolder& operator=(const PointerHolder& lhs)
    {
        std::cout << "copy operator (lvalue reference)" << std::endl;
        delete ptr;
        ptr = new T(*(lhs.ptr));
        return *this;
    }
    // 5
    PointerHolder& operator=(PointerHolder&& rhs)
    {
        std::cout << "copy operator (rvalue reference)" << std::endl;
        std::swap(ptr, rhs.ptr);
            return *this;
    }
    ~PointerHolder()
    {
        delete ptr;
    }
private:
    T* ptr;
};
PointerHolder<int> getIntPtrHolder(int i)
{
    auto returnValue = PointerHolder<int>(new int(i));
    return returnValue;
}

如果我评论构造函数2和3，编译器会说：

error: use of deleted function ‘constexpr PointerHolder<int>::PointerHolder(const PointerHolder<int>&)’
  auto returnValue = PointerHolder<int>(new int(i));
                                                  ^
../src/rvalue-references/move.cpp:4:7: note: ‘constexpr PointerHolder<int>::PointerHolder(const PointerHolder<int>&)’ is implicitly declared as deleted because ‘PointerHolder<int>’ declares a move constructor or move assignment operator

但是，如果我取消注释这两者中的任何一个，它就会编译并执行以下内容：

default constructor

以下是我的问题：

  • 当构造函数2和3被注释时，它尝试调用构造函数2。为什么？我希望它调用构造函数1，这就是我取消注释它们时它所做的
  • 关于这个错误：我声明了一个"move"复制操作符，这意味着我的对象可以从右值引用中"移动"复制。但是为什么它会隐式地删除我的普通复制构造函数呢？如果是这样，为什么它允许我通过明确定义并使用它来"取消删除"它

当构造函数2和3被注释时，它尝试调用构造函数2。为什么？

因为您的声明从临时对象初始化returnValue，所以该临时对象需要是可移动的或可复制的，使用move或copy构造函数。当您注释掉这些，并通过声明移动赋值运算符来禁止它们的隐式生成时，它们不可用，因此不允许初始化。

实际的移动或复制应该被忽略，这就是为什么在取消注释它们时只看到"默认构造函数"的原因。但是，即使取消了，也必须提供适当的构造函数。

为什么它会隐式删除我的普通复制构造函数？

通常，如果您的类具有时髦的移动语义，那么默认的复制语义将是错误的。例如，它可能会复制一个指向对象的指针，而该对象本应仅由类的单个实例指向；这又可能导致双重删除或其他错误。（事实上，您的move构造函数正是这样做的，因为您忘记了取消参数的指针）。

删除复制函数，并让您在需要时正确实现它们，比生成几乎肯定会导致错误的函数更安全。

如果是这样，为什么它允许我通过明确定义并使用它来"取消删除"它？

因为您通常想要实现复制语义和移动语义。

请注意，更传统的做法是将3称为"移动构造函数"，将5称为"移赋值运算符"，因为它们是移动的，而不是复制它们的参数

因为您正在删除复制构造函数和行

auto returnValue = PointerHolder<int>(new int(i));

不是真正的赋值，而是调用复制构造函数来构建对象。两个副本构造函数中的一个（通过引用或通过右值）需要可用，才能成功地从该临时构造函数初始化对象。如果你把这两个都评论掉，那就没有运气了。

如果一切都可用，会发生什么？为什么不叫这些？

这是一种称为"复制省略"的机制，基本上到所有东西都可以正确地使用复制构造函数"初始化"returnValue时，编译器是一个聪明的男孩，并实现：

"哦，我可以这样初始化returnValue"

PointerHolder<int> returnValue(new int(i));

当一切都可用时，就会发生这种情况。

至于为什么move构造函数似乎克服了隐式复制构造函数，我找不到比这更好的解释了：https://stackoverflow.com/a/11255258/1938163

您需要一个复制或移动构造函数来构造返回值。

如果去掉了所有复制/移动构造函数和所有赋值运算符（使用默认生成的构造函数/运算符），代码将进行编译，但由于多次删除成员ptr而失败。

如果保留复制/移动构造函数和赋值运算符，由于复制省略（返回值优化），您可能看不到任何对构造函数的调用。

如果禁用复制省略（g++：-fno省略构造函数），则由于多次删除成员ptr，代码将再次失败。

如果您更正移动构造函数：

// 3
PointerHolder(PointerHolder&& rhs) : ptr(0)
{
    std::swap(ptr, rhs.ptr);
    std::cout << "copy constructor (rvalue reference)" << std::endl;
}

使用禁用的副本省略进行编译，结果可能是：

default constructor
copy constructor (rvalue reference)
copy constructor (rvalue reference)
copy constructor (rvalue reference)
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