c++ - 从工厂函数就地初始化不可复制的成员(或其他对象)

Question

一个类必须有一个有效的复制或移动构造函数，这样的语法才是合法的:

C x = factory();
C y( factory() );
C z{ factory() };

在 C++03 中，依靠复制省略来防止编译器接触复制构造函数是相当普遍的。无论定义是否存在，每个类都有一个有效的复制构造函数签名。

在 C++11 中，一个不可复制的类型应该定义 C( C const & ) = delete;，使对函数的任何引用无论使用如何都是无效的(对于不可移动的也是如此)。 (C++11 §8.4.3/2)。一方面，GCC 在尝试按值返回这样的对象时会提示。复制省略不再有帮助。

幸运的是，我们还有新的语法来表达意图，而不是依赖漏洞。 factory 函数可以返回一个 braced-init-list 来临时就地构造结果:

C factory() {
    return { arg1, 2, "arg3" }; // calls C::C( whatever ), no copy
}

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编辑:如有疑问，此return语句解析如下:

1. 6.6.3/2:“带有花括号初始化列表的 return 语句通过指定初始化列表中的复制列表初始化 (8.5.4) 初始化要从函数返回的对象或引用。”
2. 8.5.4/1:“复制初始化上下文中的列表初始化称为复制列表初始化。” ¶3:“如果 T 是类类型，则考虑构造函数。枚举适用的构造函数，并通过重载决议(13.3、13.3.1.7)选择最佳构造函数。”

不要被名称​​copy-list-initialization所误导。 8.5:

13: The form of initialization (using parentheses or =) is generally insignificant, but does matter when the initializer or the entity being initialized has a class type; see below. If the entity being initialized does not have class type, the expression-list in a parenthesized initializer shall be a single expression.

14: The initialization that occurs in the form T x = a; as well as in argument passing, function return, throwing an exception (15.1), handling an exception (15.3), and aggregate member initialization (8.5.1) is called copy-initialization.

复制初始化和它的替代方法，直接初始化，当初始化器是一个花括号初始化列表时，总是遵循列表初始化。添加 = 没有语义影响，这也是列表初始化被非正式地称为统一初始化的原因之一。

有区别:与复制初始化不同，直接初始化可以调用显式构造函数。复制初始化初始化一个临时对象，并在转换时将其复制以初始化对象。

return { list } 语句的 copy-list-initialization 规范仅指定了完全等效的语法为 temp T = { list };，其中 = 表示复制初始化。它并不立即暗示调用了复制构造函数。

-- 结束编辑。

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然后可以将函数结果接收到右值引用中，以防止将临时复制到本地:

C && x = factory(); // applies to other initialization syntax

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问题是，如何从返回不可复制、不可移动类型的工厂函数中初始化非静态成员？引用技巧不起作用，因为引用成员不会延长临时成员的生命周期。

注意，我不考虑聚合初始化。这是关于定义一个构造函数。

Answer 1

关于你的主要问题:

The question is, how to initialize a nonstatic member from a factory function returning non-copyable, non-moveable type?

你没有。

您的问题是您试图将两件事混为一谈:如何生成返回值以及如何在调用站点使用返回值。这两件事没有相互联系。请记住:函数的定义不会影响它的使用方式(就语言而言)，因为该定义不一定对编译器可用。因此，C++ 不允许生成返回值的方式影响任何事情(除了省略，这是一种优化，不是语言要求)。

换句话说，就是这样:

C c = {...};

与此不同:

C c = [&]() -> C {return {...};}()

您有一个按值返回类型的函数。它返回 C 类型的纯右值表达式。如果你想存储这个值，从而给它一个名字，你有两个选择:

1. 将其存储为 const& 或 &&。这会将临时的生命周期延长到控制 block 的生命周期。你不能用成员变量来做到这一点；它只能通过函数中的自动变量来完成。

2. 将其复制/移动到一个值中。您可以使用成员变量来执行此操作，但显然它要求类型是可复制或可移动的。

如果您想存储纯右值表达式，这些是 C++ 提供给您的唯一选项。因此，您可以使类型可移动，或者返回一个新分配的指向内存的指针并存储它而不是一个值。

这个限制是最初创建移动的很大一部分原因:能够按值(value)传递事物并避免昂贵的拷贝。无法更改语言以强制省略返回值。因此，他们在许多情况下降低了成本。