C++重载+运算符配合new使用时的对象创建逻辑疑问

1. 无优化场景下的执行流程 #

如果编译器完全不做优化，Enemy* baby = new Enemy(one+two); 的执行逻辑如下，会产生3次构造、2次析构，净新增1个存活对象：

1. 执行one + two调用重载的operator+函数：
   • 函数内部默认构造局部对象birthed，若你的Enemy::amount静态计数在构造函数中自增，此处计数+1
   • 函数返回时，用birthed拷贝构造一个临时Enemy对象作为返回值，计数再+1，随后birthed析构，计数-1
2. 用operator+返回的临时对象作为参数，调用Enemy的拷贝/移动构造函数，在堆上构造new申请的Enemy对象，计数再+1，随后临时对象析构，计数-1
   这种场景下你如果在构造、析构函数中打印日志，可以看到两次中间对象的生成销毁过程，最终仅堆上的对象存活。

2. 实际仅生成1个对象的原因：复制省略优化 #

C++标准允许编译器跳过不必要的对象拷贝/移动操作，哪怕拷贝/移动构造函数存在修改静态计数这类副作用，优化也是合法的：

• 首先触发具名返回值优化（NRVO）：operator+内部的birthed是与返回值同类型的局部具名对象，编译器可以直接将birthed构造在operator+返回值的内存地址上，省去一次拷贝构造+析构的流程
• 其次触发临时量复制省略（C++17起为强制要求）：operator+返回的临时对象属于纯右值，用来初始化new Enemy的参数时，编译器可以直接把返回对象构造在new申请的堆内存地址上，再省去一次拷贝构造+析构的流程
  经过两层优化后，全程只需要构造1个对象，就是你new出来的实例，没有任何中间临时对象生成，所以你统计到的实例数仅增加1。

3. 补充说明 #

• 如果你想复现你预期的多实例生成过程，可以编译时添加关闭复制省略的参数：GCC/Clang添加-fno-elide-constructors，MSVC添加/Od关闭优化即可
• 你的当前代码存在内存泄漏：new出来的Enemy对象没有对应delete操作，push_back到vector里的只是对象的拷贝，堆上的实例永远不会被释放
• 小优化建议：重载operator+的参数建议修改为const Enemy&，避免意外修改传入对象，同时支持const类型的Enemy实例相加

相关学习资料 #

可以参考《C++ Primer 第五版》第13章（拷贝控制）、第18章（标准库特殊设施）中关于拷贝/移动构造、值类别、复制省略的相关内容。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user13026362