C++在使用构造函数以值方式返回类对象时出现的问题

描述

Problem test01()
{
    Problem p1;
    cout << "p1的地址：" << &p1 << endl;
    return p1;
}

void test02()
{
    Problem p2 = test01();  //这里相当于隐式转换
    cout << "p2的地址：" << &p2 << endl;

}

结果

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从构造函数的角度出发，显然存在问题，这里只用了一次构造函数，而且p1和p2的地址是一样的。

这是由于编译器的优化导致形成的，主要是返回值优化和复制省略造成的。

具体

在非优化的情况下：
在test01的返回值不是p1本身，而是通过拷贝构造函数生成的一个新的值，可以理解为生成了一个临时匿名类对象p’，p’的再传递给新的类对象p2，这个传递相当于一个隐式转换法（这里的转换也使用了一次拷贝函数），如下例子因此p1和p2的地址不会相等。此过程中应当使用两次构造函数，两次次拷贝函数。

    Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10);
    cout << &p4 << endl;
    Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);
    cout << &p5 << endl;
    
    /* p5这里使用的是拷贝构造，这里发生拷贝，但是地址不会被拷贝，所以这里地址不同 */

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编译器优化的情况下：
在C++11及以后中采用了一种新的编译优化技术（复制省略和返回值优化），因为函数返回类对象会通过拷贝构造函数生产临时类对象，这样会导致效率低下，在编译器优化后，会省略拷贝环节。

解决

不建议直接返回类对象，尽量不使用该方法去传递。

若真要解决，可以关闭编译器的优化。

在使用GNU/g++ 编译器时可以使用"-fno-elide-constructors"选项来强制g++总是调用copy构造函数，即使在用临时对象初始化另一个同类型对象的时候。

官方解释：

-fno-elide-constructors
The C++ standard allows an implementation to omit creating a temporary that is only used to initialize another object of the same type. Specifying this option disables that optimization, and forces G++ to call the copy constructor in all cases. This option also causes G++ to call trivial member functions which otherwise would be expanded inline.
In C++17, the compiler is required to omit these temporaries, but this option still affects trivial member functions.
using namespace std;

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完整代码：

class  Problem
{
public:


    Problem()
    {
        cout << "构造函数的调用" << endl;
    }

    Problem(int a)
    {
        age = a;
        cout << "有参构造函数的调用" << endl;
    }

    Problem(const Problem &p)
    {
        age = p.age;
        cout << "拷贝构造函数的调用" << endl;

    }

    ~Problem()
    {
        cout << "析构函数的调用" << endl;
    }

    int age;
};

Problem test01()
{
    Problem p1;

    cout << "p1的地址：" << &p1 << endl;
    return p1;
}

void test02()
{
    Problem p3();
    Problem p2 = test01();
    cout << "p2的地址：" << &p3 << endl;

}


/*
     * @Description:    main
     * @param - l:      无
     * @return:         无
     */
int main()
{

    system("chcp 65001 > nul");
    Problem p3;
    test02();

//    system("pause");

    return 0;
}