减少复制构造函数调用

Question

以下代码是我正在处理的项目中的一个最小示例。主要问题是我想减少对复制构造函数的调用次数，但我不清楚这样做的正确方法。

#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;
}

当我运行代码时，输​​出是：

Default Constructor
Default Constructor
Default Constructor
Copy Constructor
Copy Constructor
Assignment

• 在a、b、c的构造中调用了三个默认构造函数。

• operator+ 中的第一个参数调用两个复制构造函数，operator+ 的 return 调用。

• 赋值将a+b赋值给c的结果。

主要问题：在我的应用程序中，复制构造函数很昂贵（它涉及内存分配）。另一方面，转让相对便宜。减少对复制构造函数的调用的正确方法是什么？

我考虑了一些解决方案，但没有一个能让我满意：

• 据我了解，从阅读中，operator+ 不应该有第一个参数的引用，因为这有助于链接临时对象。因此，这个拷贝构造函数似乎是不可避免的。

• 以下代码明显更快（由于没有复制构造函数调用）：c = a; c += b; 我可以使用这种格式编写代码，但这需要更精细的方法。我希望编译器比我自己进行这些调整更聪明。

• 我可以实现一个函数add(MyClass &,const MyClass &,const MyClass &);，但这失去了使用加法运算符的便利性（并且由于我使用的不同数据类型的数量而需要大量（无意识的）编码）。

• 我查看了这些问题，但在这种情况下我没有看到任何可以提高性能的建议：

Copy constructor called twice、Copy constructor called twice 和 Conditions for copy elision

对 cme​​ts 的回应：

• 私有数据包括 MPFR 和 MPFI，构造函数包括该数据的初始化。也许构造函数的不同实现是合适的，但我不确定。

• 我考虑了一个移动构造函数，但有时我也想要一个复制分配。从cppreference 看来，这些不能共存（或者至少在我最初尝试时出现错误）。看来这应该是最好的选择了。

Answer 1

为了尽量减少复制构造函数调用，我建议您定义移动构造函数并完美转发您的运算符参数。移动构造函数：

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

完美转发算子：

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

通过正确的调用，您的运算符将涉及移动构造函数而不是复制构造函数。例如，如果您添加来自函数的对象并立即存储结果（例如MyClass c=a+b; 而不是MyClass c;c=a+b;），感谢RVO，您可以保存复制构造函数。

假设您有一个返回 MyClass 实例的函数：

MyClass something() {return MyClass();}

如果添加函数返回值并立即存储，例如：

MyClass c=something()+something();

那么就不会涉及复制构造函数了。

我已经放置了一系列示例here，其中我将const MyClass& 参数与operator+ 一起使用，并将完美转发参数与operator- 一起使用。您可以看到它在最后一个示例中有所不同，但在所有其他示例中都没有。这就是为什么我说“有正确的电话”。如果您必须操作可以像这样转发的对象，那可能值得一试。

Answer 2

您正在通过副本传递lhs。这就是为什么你有额外的复制构造函数调用。修改你的operator+:

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