減少復制構造函數調用

Question

以下代碼是我正在處理的項目中的一個最小示例。 主要問題是我想減少對復制構造函數的調用次數，但我不清楚這樣做的正確方法。

#include<iostream>

class MyClass
{
public:
    MyClass() {std::cout << "Default Constructor\n";}
    MyClass(const MyClass &input) {std::cout << "Copy Constructor\n";}
    MyClass & operator=(const MyClass &input) 
         {std::cout << "Assignment\n"; return *this;}
    MyClass & operator+=(const MyClass &input) {return *this;}
    friend MyClass operator+(MyClass lhs,const MyClass &);
};

MyClass operator+(MyClass lhs,const MyClass &rhs) 
    {lhs+=rhs;return lhs;}

int main()
{
    MyClass a,b,c;
    c=a+b;
    return 0;
}

當我運行代碼時，輸​​出是：

Default Constructor
Default Constructor
Default Constructor
Copy Constructor
Copy Constructor
Assignment

• 三個默認構造函數在 a、b 和 c 的構造中被調用。

• 這兩個復制構造函數在 operator+ 中的第一個參數和 operator+ 的返回值中被調用。

• 賦值將 a+b 賦值給 c 的結果賦值。

主要問題：在我的應用程序中，復制構造函數很昂貴（它涉及內存分配）。 另一方面，分配相對便宜。 減少對復制構造函數的調用的正確方法是什么？

我考慮了一些解決方案，但沒有一個讓我高興：

• 據我了解，從閱讀中可以看出，operator+ 不應該有第一個參數的引用，因為這有助於鏈接臨時變量。 因此，這種復制構造函數似乎是不可避免的。

• 以下代碼明顯更快（由於沒有復制構造函數調用）： c = a; c += b; c = a; c += b; 我可以使用這種格式編寫代碼，但這需要更精細的方法。 我希望編譯器比我自己做這些調整更聰明。

• 我可以實現一個函數add(MyClass &,const MyClass &,const MyClass &); 但這失去了使用加法運算符的便利性（並且由於我使用的不同數據類型的數量而需要大量（無意識的）編碼）。

• 我已經查看了這些問題，但在這種情況下我沒有看到任何可能提高性能的建議：

復制構造函數調用兩次， 復制構造函數調用兩次， 復制省略條件

對評論的回應：

• 私有數據包括 MPFR's 和 MPFI's，構造函數包括該數據的初始化。 也許構造函數的不同實現是合適的，但我不確定。

• 我考慮過移動構造函數，但有時我也需要復制副本分配。 從cppreference看來，這些不能共存（或者至少當我一開始嘗試時出現錯誤）。 看來這應該是最好的選擇。

Answer 1

您正在通過副本傳遞lhs 。 這就是為什么你有額外的復制構造函數調用。 修改您的operator+ ：

MyClass operator+(const MyClass &lhs, const MyClass &rhs)

Answer 2

為了盡量減少復制構造函數調用，我建議您定義移動構造函數並完美轉發您的運算符參數。 移動構造函數：

MyClass(MyClass &&input) {std::cout << "Move Constructor\n";}

完美轉發運營商：

template<typename T>
    friend MyClass operator+(T &&lhs,T &&rhs) {return std::forward<T>(lhs);}

通過正確的調用，您的運算符將涉及移動構造函數而不是復制構造函數。 例如，如果您添加來自函數的對象並立即存儲結果（例如MyClass c=a+b;而不是MyClass c;c=a+b; ），由於RVO，您可以保存復制構造函數。

假設您有一個返回MyClass實例的函數：

MyClass something() {return MyClass();}

如果添加函數返回值並立即存儲它們，例如：

MyClass c=something()+something();

那么就不會涉及復制構造函數。

我在這里放了一系列示例，其中我將const MyClass&參數與operator+並將完美轉發參數與operator- 。 您可以看到它在最后一個示例中有所不同，但在所有其他示例中沒有。 這就是為什么我說“用正確的電話”。 如果您必須操縱可以像這樣轉發的對象，則可能值得一試。