今天在看c11的右值引用特性，遇到个毁三观的问题。在我认知中，函数返回变量会经历两次复制过程，如下例子：
#include <iostream>
class A {
public:
A() {
std::cout << " constructor" << std::endl;
}
A(const A& orig) {
std::cout << " copy constructor" << std::endl;
}
~A() {
std::cout << " destructor" << std::endl;
}
A& operator=(const A& orig) {
std::cout << " operator=" << std::endl;
}
};
A func() {
return A();
}
int main() {
A a = func();
return 0;
}
按我之前的认知，应该输出
constructor
copy constructor
destructor
copy constructor
destructor
destructor
在func中调用复制构造函数来复制return语句中创建的对象，用于返回到main函数，然后析构return语句中创建的对象；func函数返回后，调用a的复制构造函数来复制func返回后的临时对象，然后析构临时对象。最后main函数返回后再析构a。
然而实际在gcc中输出是
constructor
destructor
网上查，才知道编译器做了点手脚，它把main中的a直接指向了func中return那句构造的对象，然后func返回时，构造的对象当然不会被析构。这个手脚就是返回值优化（RVO）。不过我们也可以关闭这个优化，只要加上编译选项 -fno-elide-constructors。当加上这个选项后，运行输出
constructor
copy constructor
destructor
copy constructor
destructor
destructor
输出时，同时再输出this指针地址，能更直观的看出整个过程：
#include <iostream>
class A {
public:
A() {
std::cout << this << " constructor" << std::endl;
}
A(const A& orig) {
std::cout << this << " copy constructor" << std::endl;
}
~A() {
std::cout << this << " destructor" << std::endl;
}
A& operator=(const A& orig) {
std::cout << this << " operator=" << std::endl;
}
void printAddr() {
std::cout << this << std::endl;
}
};
A func() {
return A();
}
int main() {
A a = func();
a.printAddr();
return 0;
}
加上编译选项-fno-elide-constructors，编译运行输出
0x7ffd892d9d6f constructor
0x7ffd892d9d9f copy constructor
0x7ffd892d9d6f destructor
0x7ffd892d9d9e copy constructor
0x7ffd892d9d9f destructor
0x7ffd892d9d9e
0x7ffd892d9d9e destructor
不加-fno-elide-constructors编译运行输出
0x7ffde009f03f constructor
0x7ffde009f03f
0x7ffde009f03f destructor
另外，若func函数改为返回有名对象：
A func() {
A local;
return local;
}
结果是一样的，即有名返回值优化（NRVO）。
若func中传入A对象的引用，再直接返回：
A func(A& r) {
return r;
}
int main() {
A f;
A a = func(f);
a.printAddr();
return 0;
}
输出
0x7ffe76589caf constructor
0x7ffe76589cae copy constructor
0x7ffe76589cae
0x7ffe76589cae destructor
0x7ffe76589caf destructor
嗯，知道r到a应该复制一份，合情合理，编译器还挺聪明的嘛。若func中直接传入A对象，再直接返回：
A func(A r) {
return r;
}
int main() {
A f;
A a = func(f);
a.printAddr();
return 0;
}
输出
0x7ffead26280e constructor
0x7ffead26280f copy constructor
0x7ffead26280d copy constructor
0x7ffead26280f destructor
0x7ffead26280d
0x7ffead26280d destructor
0x7ffead26280e destructor
除了会多一个从形参到实参的复制，还会多一个形参到a的复制。
接下来讲一个c11右值引用的例子，A中新增一个显式移动构造函数：
#include <iostream>
class A {
public:
A() {
std::cout << this << " constructor" << std::endl;
}
A(const A& orig) {
std::cout << this << " copy constructor" << std::endl;
}
A(A&& orig) {
std::cout << this << " move constructor" << std::endl;
}
~A() {
std::cout << this << " destructor" << std::endl;
}
A& operator=(const A& orig) {
std::cout << this << " operator=" << std::endl;
}
void printAddr() {
std::cout << this << std::endl;
}
};
A func() {
return std::move(A());
}
int main() {
A a = func();
return 0;
}
因为右值引用是c11新特性，编译时需加上-std=c++0x(或-std=c++11/14/17)。由于RVO，以上代码输出
0x7ffc248d7c8f constructor
0x7ffc248d7c8f destructor
控制变量，我们需要看到新特性右值引用的作用，去掉编译器优化，加上-fno-elide-constructors编译运行输出
0x7ffe158f029f constructor
0x7ffe158f02cf move constructor
0x7ffe158f029f destructor
0x7ffe158f02ce move constructor
0x7ffe158f02cf destructor
0x7ffe158f02ce destructor
从结果能看出，通过std::move()函数，我们可以“移动”对象内存所有权，使得免去逻辑上多余复制的操作，达到资源再利用，提高效率。以上是显式移动，得益于c11新特性，c11从语义上默认支持移动，所以还可以隐式移动，把func改为：
A func() {
// return std::move(A());
return A();
}
输出不变。
综上在c11下写返回局部对象的函数，编译器会先自动优化，若某些场景下优化未触发（具体哪些场景可搜索关键字RVO），还会通过移动来避免复制。
此外，还能通过移动来避免右值传参过程中的复制，如下，A不变，新增函数func2：
void func2(A s) {
}
int main() {
A a;
std::cout << "copy" << std::endl;
func2(a);
std::cout << "\nexplicit move" << std::endl;
func2(std::move(a));
std::cout << "\nimplicit move" << std::endl;
func2(A());
std::cout << "\ndone" << std::endl;
return 0;
}
输出
0x7fff2b988efb constructor
copy
0x7fff2b988efc copy constructor
0x7fff2b988efc destructor
explicit move
0x7fff2b988efd move constructor
0x7fff2b988efd destructor
implicit move
0x7fff2b988eff constructor
0x7fff2b988efe move constructor
0x7fff2b988efe destructor
0x7fff2b988eff destructor
done
0x7fff2b988efb destructor
以上std::move(a)和A()都是右值，逻辑上没必要复制到形参，得益于c11新特性，可以通过移动来避免实参到形参的复制。需要注意的：
1. std::move(a)后，a虽没有被立即释放，访问其对象语法上是可以的，但我们清楚其资源已经是别的对象的了，所以访问成员变量（包括析构时析构成员变量）是不允许的，所以在移动构造函数中，形参orig的成员必须被置为nullptr，以防止其访问已不再属于它的资源。
2. 要尽量保证移动构造函数不发生异常（大概因为实参移动到实参或者临时对象返回时抛异常不好处理？），可以通过noexcept关键字，这里可以保证移动构造函数中抛出来的异常会直接调用terminate终止程序。
参考：
https://www.zhihu.com/question/22111546
http://www.cnblogs.com/lengender-12/p/6659833.html
http://book.2cto.com/201306/25367.html
http://blog.csdn.net/immiao/article/details/46876799
http://blog.csdn.net/virtual_func/article/details/48709617
