测试 VS 2010 对 C++ 0x 标准的谨慎支持

文 / 李博（光宇广贞）




测试版本信息如上。先简述一下背景。话说 C++ 0x 目前仍在“计划”中，新标准将取代 C++ 98/03，并已于目前开始了提案投票，争取今年末获得通过，并于明年公开，因此 C++ 0x 将被定为 C++ 09。

新标准将会更新现有 C++ 的很多方面，其中一项便是“内核语言的扩充”，这也是 C++ 标准委员会关注的主要焦点。该领域的大幅改善包括多线程支持、泛型编程、统一初始化和表现的加强。本文及系列相关文章将先后通过运行期表现、建构期表现、使用性、新机能等最具代表性的四个方面来测试 VS 2010 对 C++ 0x 新标准的支持力度。本篇将先讨论其运行期表现。

VS 2010 之 C++ 0x：运行期表现强化得如何？

该部分的强化旨在提升某些时空性能表现，比如存储器利用以及运行速度等。这里涉及到右值引用与 move 语义、泛化常数表达式等内容。

一、右值引用与 move 语义

查看如下代码。从第一张图可见 IDE 使用红色小波浪标出了数处错误。第二张图便是错误信息。但是该代码却可以 BUILD 成功并且正确运行，第三张图为运行结果信息。可见 VS IDE 对此支持得并不好。代码、错误信息和运行结果的截图如下：













顺便解释一下执行过程。在此使用 IsRightRef 重载函数来区分左值引用与右值引用调用。调用正确表明编译严格遵守左、右值引用以及移动（move）语义。尽管 TestRightRef 函数声明参数表为 int 型的右值引用，然而左值引用与右值引用仅仅是语义上的区分。TestRightRef 函数并不在乎传入的实参是值、或左、右值引用；同样，它也并不能决定 IsRightRef 函数的参数类型。由于“右值”的语义是不具名的，因此对参数 i 的实名调用会使右值引用转义为左值引用，并调用 const int& 重载版本；除非使用 std::move 执行 move 语义，才可调用 int&& 重载版本。有关“移动（move）语义”以及“左值”和“右值”的相关概念，请读者查阅相关资料。

至于右值引用版本的 std::swap 函数，基本模式如下：





由于（且必须）使用 std::move 方法产生“移动语义”，如注释所示，编译器将会绑定右值引用重载方法。必须有 Type 类的右值引用重载方法模板，否则将会绑定到左值引用重载或者默认重载方法上。右值引用重载方法模板声明形式为：

重载构造函数：SbClass ( SbClass && );

重载等号函数：SbClass& operator = ( SbClass&& );

注意重载等号函数接收右值引用，返回左值引用，符合左、右值及等号算符的语义。按我的理解，右值引用重载方法的实质就是“浅拷贝”。“浅拷贝”是唯一且合理的解释，因为“右值”是不会有“副本”的，因此可使用浅拷贝；又由于“右值引用”是“不具名的内存块”，语义上虽然“可移动”，本质上却“动不了”，因此也只能使用浅拷贝。而且，通过检查 VS 编译出来的汇编码可知，它的确就是这么完成的。然而，在“浅拷贝”过程中临时对像的产生依旧未能避免。

这里多说一句，右值引用重载中，无法使用移动语义，比如 *this = std::move ( sb )，因为这样做会使编译器继续调用右值引用等号重载，从而无限递归，直至堆栈溢出崩溃；或者直接给地址 this = &sb，首先 this 只读，其次，由于“右值”本身就有“临时对像”的含义，所以语义上是不允许取址操作的。综上，右值引用重载方法中的赋值过程只能使用默认赋值构造函数，该函数执行左值语义，其实就是浅拷贝。关于微软 VC 开发团队官方博客对于右值引用的示例，请见《Rvalue References: C++ 0x Features in VC 10》。

通过以上两个例子可以看出，“右值引用”的语义在实现上与标准中理想的差距。首先，由第一个例子可知，一旦使用中将“右值引用”“具名”，语义上立即转为“左值引用”。再者，由第二个例子可知，“右值引用”并未真正实现“移动语义”，而是使用“浅拷贝”，而且依然避免不了“临时对像”的产生。

最后指出，std::move 并未能在“智能感知”中显示，如图：





关于 VC 10 IDE 在针对 C++ 0x 的智能感知方面的官方文章，请参考《Intellisense and Browsing with C++ 0x》。

二、泛化的常数表达式

也就是 constexpr 关键字，VS 2010 目前拒绝加入该关键字，而该关键字的在标准中的命运也并不乐观……该 constexpr 关键字是由 Bjarne Stroustrup 等人提案加入的，缘何导致现在对它的通过变得举步唯艰呢？

constexpr 出了问题连锁反应影响到一系列提案，包括 BS 等人提交的 Initializer List（N1493N1509N1890N1919N2100） 方案中提到的新特性同样为 VS 2010 拒绝，因为该方案中的特性需要 constexpr 的支持。

关于这些问题更详尽的分析，请参考《C++ 0x 即将夭折的新关键字 constexpr 为 VS 2010 拒绝》。

参考：

《VS 2010 并不支持 C++ 0x 标准中的 extern template》

《维基百科：C++ 0x》

《C++ 0x 即将夭折的新关键字 constexpr 为 VS 2010 拒绝》

《C++ 0x（C++ 09）新标准全部革新提案文档列表》

《C++ 中 export 关键字的尴尬处境》

《从 C++ 模板元编程生产质数看 F# 函数式编程思想》

《由 C++ 模板元编程看 F# 对链表的处理，兼谈 C 系语言和 FP 的优劣》

《我眼中的微软大战略和中国软件之殇》

《微软全部产品整理》