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

问题一

当在g++环境下编译时，却出现了错误：没有匹配的方法？

报错原因是你的拷贝构造函数参数类型写的不对，少了const修饰符。在C++中，临时变量是不能绑定到非常量引用的。而楼主程序中函数Point fun()的返回值是临时变量，拷贝构造函数Point(Point &p)的参数是非常量引用，所以编译器会报错，提示没有匹配的函数。当把拷贝构造函数的参数改成常量引用后，临时变量就可以正常绑定，所以可以编译通过了。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

问题二

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？

这是因为C++标准中明确规定了编译器可以在一定情况下对函数返回值的拷贝/移动操作进行优化。

ISO C++11标准§8.5/16中作了如下规定（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 initialized; see 12.2, 12.8.

在§12.8/31中有：

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 side effects. ...

所以，这只是编译器优化而已。楼主可以试试用Visual Studio的Release模式进行编译，应该会跟g++一样跳过拷贝构造函数的。

Answer 2

查阅相关资料发现，在c++标准中有【返回值优化】。
gcc/g++之所以没有调用拷贝构造函数，是因为gcc/g++将相关的操作做了优化，将没有必要的拷贝操作给省略掉了。具体解释可以参考知乎某答住的解释：

• GCC是这么干的。凡是需要返回一个结构体的函数，调用这个函数的地方，会额外传给这个函数一个地址。之后该函数就将返回值直接构造到这个地址那里。这样的好处在于，返回值直接就构造在了合适的地方，不需要进行额外的拷贝构造。算是一个非常巧妙的实现方式，避免了不必要的拷贝构造。给GCC点个赞！！
  作者：李其迈 链接：https://www.zhihu.com/questio...来源：知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

将visual studio的Debug模式改为Release发现也将这些没必要的操作给优化了
结果
fun() Called
x is 2

所以问题得以解决。

Answer 3

我记得没错的话是因为C++11还是C++14那里可以不要const,之前是要求的，但是其实这个限制没有意义

Answer 4

因为你事实上没有调用拷贝构造函数，而是直接给t2赋值了，你应该这样使用拷贝构造函数。

Point t2(fun);