C++11：按值调用、移动语义和继承答案

【问题标题】：C++11: call by value, move semantics and inheritanceC++11：按值调用、移动语义和继承
【发布时间】：2013-05-19 07:48:59
【问题描述】：

假设我有一个类，我打算直接公开为一个可实例化的类给程序员：

class Base
{
public:
    Base(std::string text) : m_text(std::move(text)) {}
private:
    std::string m_text;
};

到目前为止一切顺利。这里不需要右值构造函数。现在，在未来的某个时候，我决定扩展 Base：

class Derived : public Base
{
public:
    Derived(const std::string &text) : Base(text) {}
};

这让我很烦恼：我不能在 Derived 中按值获取字符串，因为这就是基地已经在做 - 我最终会得到 2 个副本和 1 个移动。此处的 const-reference 构造函数还会对右值执行不必要的复制。

问题：如何只复制+移动一次（就像 Base 中的简单构造函数一样）而不添加更多构造函数？

【问题讨论】：

为什么不能说Derived(std::string x) : Base(std::move(x)) { }？还是只继承基础构造函数？
@KerrekSB 将继承的构造函数放在一个答案中，它值得一票。

标签： c++ inheritance c++11 move move-semantics

【解决方案1】：

您不能只复制和移动一次，除非您更改类的设计并将其构造函数转变为（可能受 SFINAE 约束）模板化转发构造函数 (Yakk's answer shows how)。

虽然这样做可以在提供右值时只执行一次移动而不执行复制，而在提供左值时执行一次复制而不执行移动，但在大多数情况下这是一种矫枉过正。

作为基于模板的转发构造函数的替代方案，您可以在基类和派生类中提供两个构造函数：一个用于右值引用，一个用于对 @987654322 的左值引用@。但同样，这在大多数情况下是不必要的复杂化（并且在参数数量增加时不能很好地扩展，因为所需的构造函数的数量会呈指数增长）。

移动std::string 与复制指针和整数一样快（此处忽略 SSO 优化），除非您有真正的证据表明这是阻碍您的应用程序满足其性能的瓶颈，否则您不应该为此烦恼要求（难以置信）。

因此，只需让您的Derived 构造函数无条件地按值获取其参数，并在将其传递给基类的构造函数时将其移动：

class Derived : public Base
{
public:
    Derived(std::string text) : Base(std::move(text)) { }
};

如果您希望（或接受）Derive 继承所有 Base 的构造函数，另一种选择是利用 C++11 的继承构造函数，如下所示：

class Derived : public Base
{
public:
    using Base::Base;
//  ^^^^^^^^^^^^^^^^^
};

【讨论】：

我正在运行 VS2012，所以 using 不是一个选项。 :-) 我认为当您定义自己的构造函数时编译器不会生成移动构造函数，因此上述移动 - 在这种情况下 - 只会调用提供的构造函数（这意味着 2 个副本）？
@user2414893：根据标准，即使您定义了常规构造函数，编译器也应该隐式生成移动构造函数。如果您定义复制构造函数或析构函数（等等，这是一种简化），它不应该生成一个。然而，不知何故，MS 并不热衷于遵循标准，并且它不会永远隐式生成移动构造函数。如果你不想要它，你必须提供它。这就是说，我看不出这如何适用于您问题中的示例。我以为你在谈论构建一个Derived，并移动一个string，而不是移动一个Derived..
@user2414893 我不知道 VS2012 是否算作 C++11。 ;)
嘿，那是不必要的！ :-D 回到主题：Derived a("A"); 构造std::string("A")，调用Derived::Derived（第一个副本）然后Base::Base（第二个副本）+ 移入Base::Base（2 个副本，1 个移动）[假设没有隐式移动构造函数]。
@user2414893：如果您在谈论我的示例，那只是一步（从临时 string 初始化 Derived::Derived 的参数时）加上一步（将该参数传递给 @ 987654340@) 加一移动（当移动到数据成员时）。所以 3 步，没有副本。

【解决方案2】：

将Derived 更改为以下内容：

class Derived : public Base
{
public:
    using Base::Base;
};

现在Derived 继承了Base 的构造函数。

有关更多信息，请参阅Forwarding all constructors in C++0x。

【讨论】：

【解决方案3】：

使用 SFINAE 构造函数完美转发：

class Derived : public Base
{
public:
  template<
    typename T,
    typename=typename std::enable_if<
      std::is_constructible<std::string, T&&>::value
    >::type
  >
  Derived(T&& text) : Base(std::forward<T>(text)) {}
};

一个缺点（除了上述构造的疯狂之外）是这将参与重载决议到一个过度贪婪的程度：它与任何可以转换为std::string 的参数几乎完美匹配。因此，如果您有另一个构造函数采用char const*，如果您传入char const* 变量，它可能会被忽略，因为T&& 可能匹配得更好。

如果你的 Derived 或 Base 有一个 operator std::string，那么你就有祸了...

【讨论】：