1. 复制构造函数

1.1 定义

复制构造函数是一种特殊的构造函数，形参是本类对象的引用，作用是使用一个已存在的对象（由复制构造函数参数指定）去初始化同类的一个新对象。

语法形式

class 类名
{
public:
	类名(类名 &对象名); //复制构造函数
};
类名::类名(类名 &对象名) //类体外实现复制构造函数
{
	函数体
}

1.2 调用

1. 用类的一个对象初始化该类另一个对象
2. 函数的形参是类的对象
3. 函数的返回值是类的对象

示例

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
class Test
{
public:
	Test();
	Test(const Test &);
	~Test();
};

Test::Test()
{
	cout << setw(20) << "default constructor " << this << endl;
}

Test::Test(const Test &rhs)
{
	cout << setw(20) << "copy constructor " << this << endl;
}

Test::~Test()
{
	cout << setw(20) << "destructor " << this << endl;
}

Test fun(Test b) //情况2
{
	Test c = b; //情况1
	return c;	//情况3
}

int main()
{
	Test a;
	fun(a);

	return 0;
}

结果（VS2022 _MSC_VER == 1931 Debug x64）

default constructor 0000005947CFF734
   copy constructor 0000005947CFF814
   copy constructor 0000005947CFF5F4
   copy constructor 0000005947CFF854
         destructor 0000005947CFF5F4
         destructor 0000005947CFF814
         destructor 0000005947CFF854
         destructor 0000005947CFF734

分析

1. main函数中创建对象a，调用默认构造函数Test()；
2. fun函数的形参为Test类的对象。形实结合时，为形参b分配内存空间并将实参a的值传递给b，调用复制构造函数Test(const Test &)；
3. fun函数中用已存在的对象b初始化同类新对象c，调用复制构造函数Test(const Test &)；
4. fun函数中返回值为Test类的对象。执行return语句时，创建无名临时对象并将c的值传递给临时对象，调用复制构造函数Test(const Test &)；
5. 对象c生存期结束，调用析构函数~Test()；
6. 对象b生存期结束，调用析构函数~Test()；
7. 无名临时对象生存期结束，调用析构函数~Test()；
8. 对象a生存期结束，调用析构函数~Test()；

虽然fun函数非常简单，只是将对象传入再传出，但是需要反复调用复制构造及析构函数。是否能够省略冗余的复制操作，提高C++代码运行效率？

2. 复制省略

复制省略是自C++11标准起提出的一项编译优化技术，通过省略复制及移动构造函数的调用，实现零复制的值传递语义。

2.1 强制省略复制操作（自C++17起）

以下情况要求编译器省略类对象的复制和移动构造，即使复制/移动构造函数和析构函数具有可观察的副作用。这些对象将直接构造到它们本来要复制/移动到的内存中。复制/移动构造函数不必存在或可访问。

1. 在return语句中，当操作数是与函数返回类型相同的类类型纯右值（忽略 cv 限定）时。

   Test fun()
   {
   	return Test();
   }
   
   int main()
   {
   	fun();
   	return 0;
   }
   

   结果（VS2022 _MSC_VER == 1931 Debug x64）

   default constructor 0000007F781DF664
            destructor 0000007F781DF664
   

2. 在对象初始化中，当初始化表达式是与目标对象类型相同的类类型纯右值（忽略 cv 限定）时。

   int main()
   {
   	Test t = Test();
   	return 0;
   }
   

   结果（VS2022 _MSC_VER == 1931 Debug x64）

   default constructor 0000004EE62FF6E4
            destructor 0000004EE62FF6E4
   

   注：以上规则不再是一项优化技术，而是语言标准。VS2022 Debug和Release版本均执行强制省略复制操作，无法禁用。

   疑问：将复制构造函数声明为非公有后，VS2022 Debug和Release版本均编译失败，而g++编译器（g++ (Rev9, Built by MSYS2 project) 11.2.0）编译成功。Why？强制省略复制不是允许复制/移动构造函数不存在或不可访问吗？

2.2 非强制省略复制操作（自C++11起）

以下情况允许但不要求编译器省略类对象的复制和移动构造，即使复制/移动构造函数和析构函数具有可观察的副作用。这些对象将直接构造到它们本来要复制/移动到的内存中。复制构造函数必须存在且可访问，否则程序是病态的。

1. 具名返回值优化（named return value optimization, NRVO）：在return语句中，当操作数是具有自动存储期的non-volatile 具名对象，不是函数形参或catch子句形参，且具有与函数返回类型相同的类类型（忽略 cv 限定）时。

   Test fun()
   {
   	Test a;
   	return a;
   }
   
   int main()
   {
   	Test t = fun();
   	return 0;
   }
   

   结果（VS2022 _MSC_VER == 1931 Debug x64）

   default constructor 000000B6CD5EF734
      copy constructor 000000B6CD5EF874
            destructor 000000B6CD5EF734
            destructor 000000B6CD5EF874
   

   结果（VS2022 _MSC_VER == 1931 Release x64）

   default constructor 0000007E0C91FD28
            destructor 0000007E0C91FD28
   

   注：VS2022 Debug版本默认禁用NRVO优化，Release版本默认执行NRVO优化。

2. 返回值优化（return value optimization, RVO）：在return语句中，当操作数是无名临时对象，且具有与函数返回类型相同的类类型（忽略 cv 限定）时。自C++17起是强制要求的，参考2.1 强制省略复制操作。

3. 在对象初始化中，当源对象是无名临时对象，且与目标对象具有相同类型（忽略 cv 限定）时。自C++17起是强制要求的，参考2.1 强制省略复制操作。