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这个问题来源于一道 C++考试题，要求阅读代码写出输出，代码如下：
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
class sample {
private:
int x;
public:
sample(int val = 0)
{
x = val;
cout << "构造" << x << endl;
}
sample(const sample &obj)
{
x = obj.x;
cout << "拷贝构造" << x << endl;
}
~sample()
{
cout << "析构" << x << endl;
}
void operator++()
{
x++;
}
friend sample operator+(const sample &a, const sample &b)
{
sample tmp;
tmp.x = a.x + b.x;
return tmp;
}
};
void foo(sample i);
int main()
{
sample s1, s2(1);
foo(s1);
foo(2);
cin.get();
return 0;
}
void foo(sample i)
{
static sample s3 = i + 1;
++s3;
}
问题主要集中在foo函数中
static sample s3 = i + 1;
这一行。当执行到foo(s1)时，我认为函数中关于 s3 的这一句执行顺序是这样的：
- 表达式 i+1 中 i 与 1 类型不匹配，由于 sample 的构造函数重载之一 sample(int val=0)没有 explicit 参数，并且 sample 类对+的重载实现要求+的操作数为两个 sample 对象，故编译器使用该构造函数重载将 1 转换为一个临时 sample 对象，这里输出“构造 1 ”
- 执行 i 与由 1 转换来的临时对象的加法。在加法函数中声明局部 sample 对象 tmp，输出“构造 0 ”。然后在加法重载函数返回时，由于返回值类项为 sample，因此新建一个临时 sample 对象并将 tmp 的值用于初始化这个临时 sample 对象，输出“拷贝构造 1 ”，此后，局部变量 tmp 被回收，输出“析构 1 ”。
- 加法重载函数将上一步中最后生成的临时对象返回到调用处，s3 使用该临时对象初始化，输出“拷贝构造 1 ”。
- 最后这一行代码中为了类型转换而生成的临时对象被销毁，输出“析构 1 ”。
我使用 Visual Studio 2017 编译，Debug x86 编译预设编译运行来检验我的设想，实际输出如下：
构造 1
构造 0
拷贝构造 1
析构 1
析构 1
实际输出和我的设想不同之处在于，输出中没有上述 3.的输出。但是问题在于，进行单步调试后，我观察到在这句代码执行完毕进入++s3时，s3 对象确实已经被创建了，那么 s3 对象是用什么样的方式创建的呢？因为无论如何要创建一个新对象一定要调用某个构造函数，但是我没有能得到任何 s3 构造时产生的输出。
请问 s3 对象是以怎样的方式被构造的呢？感激不尽！
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huaouo 2019-01-01 17:13:38 +08:00 via Android  1
返回值优化 RVO?
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fcten 2019-01-01 17:29:46 +08:00 1
对象如果是静态局部变量和全局变量，其构造函数调用在执行 main 函之前，析构函数调用在 main 函数结束之后
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fourstring OP @fcten #2 谢谢您，我添加 s3 监视以后发现确实当执行流进入 foo 以后 s3 就已经存在了，但是问题在于我没有得到 s3 构造时的输出。我从监视窗口里看到 s3 是使用了默认构造函数，但是在“拷贝构造 0 ”后并没有“构造 0 ”的输出，这可能是什么原因呢？
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fourstring OP @fcten #2 另外我也尝试过删除 static 限定，依然没有得到 s3 的构造输出。而我把 s3=i+1 改为 s3=i 后，就得到了调用拷贝构造函数的输出。
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fourstring OP @huaouo #1 去查了一下这个优化的概念，但是我觉得应该不是这个优化导致的。我开启单步调试后，观察到“拷贝构造 0 ”这一句输出是在加法重载函数 return 时产生的，也就是说将 tmp 的值用于了初始化临时 sample 对象。
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allanzyne 2019-01-01 17:45:12 +08:00 1
@fourstring 确实是 RTO 优化。s3 的指针被当作"参数"传给 operator+，在 return 的时候调用拷贝构造
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allanzyne 2019-01-01 17:46:24 +08:00 1
写错了。。RVO
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fourstring OP @allanzyne #7 非常感谢！不过我还有一个问题就是如果使用 Release 编译预设会进行优化可以理解，但 Debug 预设也会开启编译优化吗？
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allanzyne 2019-01-01 17:55:24 +08:00 1
@fourstring 大概因为它是一个很基础的优化
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fourstring OP @allanzyne #9 明白了，想问一下哪里可以查到还有什么类似于 RVO 这样“基础”的优化呢？（或者哪些书以及其他途径可以获取这样的信息？）
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fcten 2019-01-01 18:09:58 +08:00 1
@fourstring 仔细瞅了一眼，刚才的回复有误，顺序应该是下面这样的。
构造 0 s1 构造函数 构造 1 s2 构造函数 拷贝构造 0 临时对象 1(i)构造函数 构造 1 临时对象 2(1)构造函数 构造 0 s3 构造函数 析构 1 临时对象 2(1)析构函数 析构 0 临时对象 1(i)析构函数 构造 2 临时对象 3(i)构造函数 析构 2 临时对象 3(i)析构函数 回车 析构 1 s2 析构函数 析构 0 s1 析构函数 析构 3 s3 析构函数 |
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fcten 2019-01-01 18:17:01 +08:00 1
上面提到的 RVO，省略了临时变量 tmp 的构造和析构函数。
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allanzyne 2019-01-01 18:19:12 +08:00 via iPhone 1
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lrxiao 2019-01-02 02:26:45 +08:00 1
用 gcc 可以-fno-elide-constructors 看下
因为 copy-elision 允许违背 as-if |
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wwqgtxx 2019-01-02 12:50:05 +08:00 1
有个简单的方法，可以在 operator+和 foo 中分别打印一下 tmp 和 s3 的地址就会发现两个的地址是完全一样的
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Nasei 2019-01-02 13:01:15 +08:00 via Android
@fcten c 和 cpp 的局部静态变量应该不太一样，cpp 的并不是 main 之前初始化的
@fourstring 允许的优化参见 cppreference 中的 copy elision (复制消除) 里的注意部分 |
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FrankHB 2019-01-10 20:58:11 +08:00 1
你认为的知识点是所谓的抽象机语义。C++的实现被允许按 as-if rule 做任何保留抽象机语义等价性的变换。但除此之外，还有一些特例允许改变抽象机语义，例如：
12.8/31 When certain criteria are met, ... （算了懒得背了，反正现在也不是 12.8 了。）具体上面都提了，搜 copy elision，具体实现里可能叫 RVO。 C++14 之前这应该是唯一的 as-if 例外。C++14 还有 global new merging。 @wwqgtxx 这个就看脸吧，不管是<<还是%p 都是 impl-def，都不保证跟 object identity 有什么关系，更别指望一定是地址了（即便常见实现确实会给你某种意义上的地址）。 |
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