C ++静态工厂方法与构造函数：如何避免复制？

Question

This question 要求以简洁的方式在 C++ 中实现静态工厂方法，this answer 描述了一种清晰的方式来实现这一点。返回值优化将使我们免于制作Object 的不必要副本，从而使这种创建Object 的方式与直接调用构造函数一样有效。在私有构造函数中将i 复制到id 的开销可以忽略不计，因为它是一个小的int。

但是，当Object 包含一个实例变量是类Foo 的实例（需要复杂的初始化逻辑）而不是一个小的原始类型时，问题和答案并未涵盖更复杂的情况。假设我想使用传递给Object 的参数构造Foo。使用构造函数的解决方案如下所示：

class Object {
    Foo foo;

public:
    Object(const FooArg& fooArg) {
        // Create foo using fooArg here
        foo = ...
    }
}

在我看来，与引用的答案类似的静态工厂方法的替代方法是：

class Object {
    Foo foo;

    explicit Object(const Foo& foo_):
        foo(foo_)
    {

    }

public:
    static Object FromFooArg(const FooArg& fooArg) {
        // Create foo using fooArg here
        Foo foo = ...
        return Object(foo);
    }
}

在这里，将foo_ 复制到foo 的开销不再一定可以忽略不计，因为Foo 可以是任意复杂的类。此外，据我了解（这里是 C++ 新手，所以我可能错了），这段代码隐含地要求为 Foo 定义一个复制构造函数。

在这种情况下，什么是实现这种模式的类似干净但有效的方法？

为了预测关于为什么这是相关的可能问题，我考虑让构造函数具有比仅仅复制参数更复杂的逻辑作为反模式。我希望构造函数：

• 保证工作正常，不抛出异常，
• 不要在后台进行繁重的计算。

因此，我更喜欢将复杂的初始化逻辑放入静态方法中。此外，这种方法提供了额外的好处，例如即使输入参数类型相同，也可以通过静态工厂方法名称进行重载，并且可以清楚地以方法名称说明内部正在执行的操作。

Answer 1

感谢移动构造函数，您可能会这样做：

class Object {
    Foo foo;

    explicit Object(Foo&& foo_) : foo(std::move(foo_)) {}

public:
    static Object FromFooArg(const FooArg& fooArg) {
        // Create foo using fooArg here
        Foo foo = ...
        return Object(std::move(foo));
    }
};

如果Foo 不可移动，则可以将其包装在智能指针中：

class Object {
    std::unique_ptr<Foo> foo;

    explicit Object(std::unique_ptr<Foo>&& foo_) : foo(std::move(foo_)) {}

public:
    static Object FromFooArg(const FooArg& fooArg) {
        // Create foo using fooArg here
        std::unique_ptr<Foo> foo = ...
        return Object(std::move(foo));
    }
};

Answer 2

直接从所需的参数初始化构造函数中的实例有什么问题？

class Object
{
    Foo foo;                         // or const Foo foo, disallowing assignment

public:

    explicit Object(FooCtorArgs const&fooArg,
                    const AdditionalData*data = nullptr)
      : foo(fooArg)                  // construct instance foo directly from args
    {
        foo.post_construction(data); // optional; doesn't work with const foo
    }

    static Object FromFooArg(FooCtorArgs const&fooArg,
                             const AdditionalData*data = nullptr)
    { 
        return Object{fooArg,data};  // copy avoided by return value optimization
    }
};

AFAICT，无需复制/移动任何内容，即使您需要调整foo 后期构建。