关于C++拷贝构造函数的疑惑

Question

关于c++的拷贝构造函数.
书中写到：

• 在C++中，下面三种对象需要调用拷贝构造函数！

  1. 对象以值传递的方式传入函数参数

  2. 对象以值传递的方式从函数返回

  3. 对象需要通过另外一个对象进行初始化；

针对上面的第二条，按照书中例子写出如下代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Point
{
public:
    Point(int xx = 0, int yy = 0) :x(xx),y(yy){}
    Point(Point &p){
        x = p.x;
        y = p.y;
        cout << "copy function is Called" << endl;
    }
    int GetX(){ return x; }
    int GetY(){ return y; }

private:
    int x, y;
};

Point fun()
{
    cout << "fun() Called\n";
    Point t(2, 2);
    return t;
}

int main()
{
      Point t1(1,1);
    Point t2 = fun();
    cout << t2.GetX()<< endl;;
}

以上代码能在visual studio 2013 环境 下顺利编译通过
输出为
fun() Called
copy function is Called
x is 2

当在g++环境下编译时，却出现了错误

C:\Users\Hale\Desktop\test1>g++ -std=c++11 test22.cpp -o test22
test22.cpp: In function 'int main()':
test22.cpp:30:17: error: no matching function for call to 'Point::Point(Point)'
  Point t2 = fun();
                 ^
test22.cpp:30:17: note: candidates are:
test22.cpp:8:2: note: Point::Point(Point&)
  Point(Point &p){
  ^
test22.cpp:8:2: note:   no known conversion for argument 1 from 'Point' to 'Point&'
test22.cpp:7:2: note: Point::Point(int, int)
  Point(int xx = 0, int yy = 0) :x(xx),y(yy){}
  ^
test22.cpp:7:2: note:   no known conversion for argument 1 from 'Point' to 'int'

C:\Users\Hale\Desktop\test1>g++ -std=c++11 test22.cpp -o test22
test22.cpp:8:15: error: invalid constructor; you probably meant 'Point (const Point&)'
  Point(Point p){
               ^

没有匹配的方法？于是添加构造函数

Point(const Point &p){
        x = p.x;
        y = p.y;
        cout << "const copy function is Called" << endl;
}

再次编译，成功！
结果如下

fun() Called
2

但是刚刚新增的构造方法的方法并没有被调用，但是结果是正确的。说好的作为函数返回对象会调用构造函数呢？
g++为什么会有这种处理？
书上未能找到相关答案，网上搜寻也没能获得满意答案！

Answer 1

問題一

當在g++環境下編譯時，卻出現了錯誤：沒有匹配的方法？

報錯原因是你的拷貝建構子參數型別寫的不對，少了const修飾符。在C++中，臨時變數是不能綁定到非常量引用的。而樓主程式中函數Point fun()的回傳值是臨時變量，拷貝構造函數Point(Point &p)的參數是非常量引用，所以編譯器會報錯，提示沒有匹配的函數。當把拷貝建構函數的參數改成常數引用後，臨時變數就可以正常綁定，所以可以編譯通過了。例如：

// 给出如下函数声明
int f();
void g1(int &i);
void g2(const int &i);
int n = 1;

// 则调用结果为
g1(0);   // compile error
g1(n);   // ok
g1(f()); // compile error
g2(0);   // ok
g2(n);   // ok
g2(f()); // ok

問題二

剛剛新增的構造方法的方法並沒有被調用，但是結果是正確的。說好的作為函數返回物件會呼叫建構函數呢？

這是因為C++標準中明確規定了編譯器可以在一定情況下對函數傳回值的拷貝/移動操作進行最佳化。

ISO C++11標準§8.5/16中作瞭如下規定（省略了上下文）：

... In certain cases, an implementation is permitted to eliminate the copying inherent in this direct-initialization by constructing the intermediate result directly into the object being inized;

在§12.8/31有：

When certain criteria are met, an implementation is allowed to omit the copy/move construction of a class object, even if the copy/move constructor and/or destructor for the object have eff opects .... 🎜>

所以，這只是編譯器最佳化而已。樓主可以試試用Visual Studio的Release模式進行編譯，應該會跟g++一樣跳過拷貝建構子的。

Answer 2

查閱相關資料發現，在c++標準中有【回傳值最佳化】。
gcc/g++之所以沒有呼叫拷貝建構函數，是因為gcc/g++將相關的操作做了最佳化，將沒有必要的拷貝操作給省略掉了。具體解釋可以參考知乎某答住的解釋：

• GCC是這樣乾的。凡是需要回傳一個結構體的函數，呼叫這個函數的地方，會額外傳給這個函數一個位址。之後函數就將回傳值直接建構到這個位址那裡。這樣的好處在於，返回值直接就構造在了適當的地方，不需要進行額外的拷貝構造。算是一個非常巧妙的實現方式，避免了不必要的拷貝構造。給GCC點個讚！ ！
  作者：李其邁 連結：https://www.zhihu.com/questio...來源：知乎著作權歸作者所有。商業轉載請聯絡作者授權，非商業轉載請註明出處。

將visual studio的Debug模式改為Release發現也將這些沒必要的操作給優化了
結果
fun() Called
x is 2

所以問題得以解決。

Answer 3

我記得沒錯的話是因為C++11還是C++14那裡可以不要const,之前是要求的，但是其實這個限制沒有意義

Answer 4

因為你事實上沒有呼叫拷貝建構函數，而是直接給t2賦值了，你應該這樣使用拷貝建構函數。

Point t2(fun);