コピーの省略

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/11/28 09:04 UTC 版)

しかし、プログラムの動作が変更され得るにもかかわらず、それでもコピーが省略されうる状況を言語標準は幾つか挙げている。その中で最も有名なのが戻り値最適化であり、もう一つは、クラス型の一時オブジェクトが、同じ型のオブジェクトへとコピーされるときの最適化である。これも広く実装されており、C++言語標準で挙げられている。^[1] 結果的に、コピー初期化と直接初期化の間にパフォーマンス上の違いはないが、セマンティクス上ではそうではなく、コピー初期化にはアクセス可能なコピーコンストラクタが未だに必要である。^[2] なお、参照に束縛されている一時オブジェクトは最適化されない。例:

#include <iostream>
int n = 0;
struct C {
  explicit C(int) {}
  C(const C&) { ++n; } // 目に見える副作用を持つコピーコンストラクタ
};                     // 静的な記憶時間を持つオブジェクトを書き換える

int main() {
  C c1(42); // 直接初期化。 C::C(42) を呼ぶ
  C c2 = C(42); // コピー初期化。 C::C( C(42) ) を呼ぶ
  
  std::cout << n << std::endl; // コピーが省略されたなら 0 、そうでなければ 1 を出力する
  return 0;
}

言語標準によると、例外として投げられるオブジェクトにも、同じような最適化が適用される。^[3]^[4] しかし、投げられたオブジェクトから例外オブジェクトへのコピー、そして例外オブジェクトから例外宣言のcatch節へのコピーのどちらも、最適化されるかもしれないし、されないかもしれない。これは、一時オブジェクトでも、名前付きオブジェクトでも同様である。^[5] 例:

#include <iostream>

struct C {
  C() {}
  C(const C&) { std::cout << "Hello World!\n"; }
};

void f() {
  C c;
  throw c; // 名前付きオブジェクト c を例外オブジェクトにコピー。
}          // このコピーが省略されるかどうかは不確かである。

int main() {
  try {
    f();
  }
  catch(C c) {  // 例外オブジェクトを例外宣言内の一時領域にコピー。
  }             // このコピーも省略されるかどうかは不確かである。
}

言語標準に準拠したコンパイラは、上記のコードから"Hello World!"と二度出力するプログラムを生成しなければならなかった。C++11では、名前付きオブジェクトの例外オブジェクトへのコピーと、例外ハンドラで宣言されたオブジェクトへのコピーを省略することを本質的に許した^[5]ことで、その問題は対処された。

GCCは-fno-elide-constructorsオプションを提供して、コピーの省略を無効化できるようにしている。このオプションは戻り値最適化の効果を発見（あるいは見逃し！）するのに有用である。平時にこの重要な最適化を無効化することは推奨しない。

脚注