为什么析构函数被执行了两次？

Question

#include <iostream>
using namespace std;

class Car
{
public:
    ~Car()  { cout << "Car is destructed." << endl; }
};

class Taxi :public Car
{
public:
    ~Taxi() {cout << "Taxi is destructed." << endl; }
};

void test(Car c) {}

int main()
{
    Taxi taxi;
    test(taxi);
    return 0;
}

这是输出：

Car is destructed.
Car is destructed.
Taxi is destructed.
Car is destructed.

我使用 MS Visual Studio Community 2017（抱歉，我不知道如何查看 Visual C++ 的版本）。 当我使用调试模式时。我发现在按预期离开void test(Car c){ } 函数体时会执行一个析构函数。并且test(taxi);结束时出现了一个额外的析构函数。

test(Car c) 函数使用值作为形式参数。 转到该功能时会复制汽车。 所以我认为离开功能时只会有一个“汽车被破坏”。 但实际上离开函数时有两个“Car is destructed”。（输出中显示的第一行和第二行） 为什么会有两个“汽车被毁”？谢谢。

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当我在class Car 中添加一个虚函数时 例如：virtual void drive() {} 然后我得到了预期的输出。

Car is destructed.
Taxi is destructed.
Car is destructed.

Answer 1

发生了什么？

当您创建一个Taxi 时，您还创建了一个Car 子对象。当出租车被摧毁时，两个物体都会被摧毁。当您调用 test() 时，您通过值传递 Car。因此，第二个Car 被复制构造，并在留下test() 时被破坏。所以我们对 3 个析构函数有一个解释：序列中的第一个和最后两个。

第四个析构函数（即序列中的第二个）出乎意料，我无法用其他编译器重现。

它只能是作为 Car 参数的源创建的临时 Car。由于直接提供Car 值作为参数时不会发生这种情况，我怀疑这是为了将Taxi 转换为Car。这是出乎意料的，因为每个Taxi 中已经有一个Car 子对象。因此，我认为编译器确实将不必要的转换为临时文件，并且没有执行本可以避免该临时文件的复制省略。

cmets 中给出的说明：

这里是关于语言律师验证我的主张的标准的澄清：

• 我这里指的转换，是构造函数[class.conv.ctor]的转换，即基于另一种类型的参数（这里是Taxi）构造一个类（这里是Car）的对象。
• 此转换使用一个临时对象来返回其Car 值。编译器将被允许根据[class.copy.elision]/1.1 进行复制省略，因为它可以构造要直接返回到参数中的值，而不是构造一个临时值。
• 所以如果这个临时文件有副作用，那是因为编译器显然没有利用这种可能的复制省略。这没有错，因为复制省略不是强制性的。

实验确认分析

我现在可以使用相同的编译器重现您的情况，并进行实验以确认发生了什么。

我上面的假设是编译器选择了一个次优的参数传递过程，使用构造函数转换Car(const &Taxi)而不是直接从Taxi的Car子对象复制构造。

所以我尝试调用test()，但明确地将Taxi 转换为Car。

我的第一次尝试没有成功改善这种情况。编译器仍然使用次优的构造函数转换：

test(static_cast<Car>(taxi));  // produces the same result with 4 destructor messages

我的第二次尝试成功了。它也进行强制转换，但使用指针强制转换以强烈建议编译器使用Taxi 的Car 子对象，并且不创建这个愚蠢的临时对象：

test(*static_cast<Car*>(&taxi));  //  :-)

令人惊讶的是：它按预期工作，只产生 3 条销毁消息 :-)

结束实验：

在最后的实验中，我通过转换提供了一个自定义构造函数：

 class Car {
 ... 
     Car(const Taxi& t);  // not necessary but for experimental purpose
 }; 

并使用*this = *static_cast<Car*>(&taxi); 实现它。听起来很傻，但这也会生成只显示 3 条析构函数消息的代码，从而避免了不必要的临时对象。

这导致认为编译器中可能存在导致此行为的错误。在某些情况下，可能会错过从基类直接复制构造的可能性。

Answer 2

看起来 Visual Studio 编译器在为函数调用切片 taxi 时采取了一些捷径，具有讽刺意味的是，这导致它做的工作比预期的要多。

首先，它获取您的 taxi 并从中复制构造一个 Car，以便参数匹配。

然后，它正在复制Car 再次作为传递值。

当您添加用户定义的复制构造函数时，此行为就会消失，因此编译器似乎出于自己的原因这样做（也许在内部，它是一个更简单的代码路径），使用它是“允许”的事实因为副本本身是微不足道的。您仍然可以使用非平凡的析构函数观察到这种行为，这一事实有点失常。

我不知道这在多大程度上是合法的（特别是从 C++17 开始），或者为什么编译器会采用这种方法，但我同意这不是我的输出会直觉地预料到。 GCC 和 Clang 都没有这样做，尽管它们可能以相同的方式做事，但更擅长省略副本。我已经注意到即使是 VS 2019 在保证省略方面仍然不是很好。