Question

unique_ptr<T>不允许复制构造，而是支持移动语义。但是，我可以从函数返回unique_ptr<T>并将返回的值赋给变量。

#include <iostream>
#include <memory>

using namespace std;

unique_ptr<int> foo()
{
  unique_ptr<int> p( new int(10) );

  return p;                   // 1
  //return move( p );         // 2
}

int main()
{
  unique_ptr<int> p = foo();

  cout << *p << endl;
  return 0;
}

上面的代码编译并按预期工作。那么，行1如何不调用复制构造函数并导致编译器错误呢？如果我必须使用行2而不是它有意义（使用行2也可以，但我们不需要这样做。）

我知道C ++ 0x允许unique_ptr这个异常，因为返回值是一个临时对象，一旦函数退出就会被销毁，从而保证返回指针的唯一性。我很好奇这是如何实现的，它是在编译器中特殊的，还是在语言规范中有一些其他条款可以利用它？

Answer 1

语言规范中是否还有一些其他条款可供使用？

是的，见12.8§34和§35：

当满足某些条件时，允许实现省略类对象的复制/移动构造[...]   复制/移动操作的省略，称为复制省略，是允许的[...]   在具有类返回类型的函数的return语句中，当表达式是其名称时   非易失性自动对象，具有与函数返回类型相同的cv非限定类型[...]

当满足复制操作的省略标准并且由左值指定要复制的对象时，   选择复制构造函数的重载决策首先执行，好像该对象是由右值指定的。

只是想再增加一点，按值返回应该是默认选择，因为在最坏的情况下返回语句中的命名值，即在C ++ 11，C ++ 14和C ++中没有elisions 17被视为右值。因此，例如，以下函数使用-fno-elide-constructors标志

进行编译

std::unique_ptr<int> get_unique() {
  auto ptr = std::unique_ptr<int>{new int{2}}; // <- 1
  return ptr; // <- 2, moved into the to be returned unique_ptr
}

...

auto int_uptr = get_unique(); // <- 3

在编译时设置标志，此功能中有两个动作（1和2），然后一个动作（3）。

Answer 2

这绝不是std::unique_ptr特有的，但适用于任何可移动的类。由于您按价值返回，因此语言规则保证了这一点。编译器尝试删除副本，如果移动构造函数无法移除副本则调用移动构造函数，如果无法移动则调用复制构造函数，如果无法复制则无法编译。

如果你有一个接受std::unique_ptr作为参数的函数，你将无法将p传递给它。您必须显式调用move构造函数，但在这种情况下，在调用bar()之后不应使用变量p。

void bar(std::unique_ptr<int> p)
{
    // ...
}

int main()
{
    unique_ptr<int> p = foo();
    bar(p); // error, can't implicitly invoke move constructor on lvalue
    bar(std::move(p)); // OK but don't use p afterwards
    return 0;
}

Answer 3

unique_ptr没有传统的复制构造函数。相反，它有一个使用右值引用的“移动构造函数”：

unique_ptr::unique_ptr(unique_ptr && src);

右值引用（双号＆符号）仅绑定到右值。这就是当您尝试将左值unique_ptr传递给函数时出现错误的原因。另一方面，从函数返回的值被视为右值，因此自动调用移动构造函数。

顺便说一句，这将正常工作：

bar(unique_ptr<int>(new int(44));

这里的临时unique_ptr是一个右值。

Answer 4

我认为在Scott Meyers的第25项中完美地解释了这一点。 Effective Modern C++。这是一个摘录：

标准祝福RVO的部分接着说，如果满足RVO的条件，但编译器选择不执行复制省略，则返回的对象必须被视为右值。实际上，标准要求在允许RVO时，要么进行复制省略，要么将std::move隐式应用于要返回的本地对象。

此处， RVO 指的是返回值优化，如果满足RVO的条件，则表示返回在其中声明的本地对象您期望执行 RVO 的功能，通过引用标准（这里的本地对象包括创建的临时对象）在本书的第25项中也很好地解释了这一功能通过退货声明）。摘录中最大的一点是复制省略或std::move隐式应用于返回的本地对象。 Scott在第25项中提到，当编译器选择不删除副本并且程序员不应该明确地这样做时，隐式应用std::move。

在您的情况下，代码显然是 RVO 的候选者，因为它返回本地对象p并且p的类型与返回类型相同，这导致复制省略。如果编译器选择不删除副本，无论出于何种原因，std::move都会进入行1。

Answer 5

~~我在其他答案中没有看到的一件事是~~澄清another answers返回已在函数中创建的std :: unique_ptr与一个函数之间存在差异已被赋予该功能。

示例可能是这样的：

class Test
{int i;};
std::unique_ptr<Test> foo1()
{
    std::unique_ptr<Test> res(new Test);
    return res;
}
std::unique_ptr<Test> foo2(std::unique_ptr<Test>&& t)
{
    // return t;  // this will produce an error!
    return std::move(t);
}

//...
auto test1=foo1();
auto test2=foo2(std::unique_ptr<Test>(new Test));

Answer 6

我想提到一种情况，您必须使用std :: move（），否则会出现错误。情况：如果函数的返回类型与局部变量的类型不同。

class Base { ... };
class Derived : public Base { ... };
...
std::unique_ptr<Base> Foo() {
     std::unique_ptr<Derived> derived(new Derived());
     return std::move(derived); //std::move() must
}

参考：https://www.chromium.org/developers/smart-pointer-guidelines

从函数返回unique_ptr

6 个答案: