std::bind绑定类对象时多次调用拷贝构造函数的原因及相关疑问

各版本现象解释 #

版本1 #

你猜测的原因是正确的，两次拷贝的触发点分别是：

1. std::bind调用时，会对传入的左值n做一次拷贝，将拷贝后的NAME实例存储在自己返回的可调用对象中，这是第一次拷贝。
2. 将bind返回的可调用对象赋值给std::function<void()>时，std::function的构造函数会对传入的可调用对象做一次拷贝存储，对应内部的NAME实例也会被拷贝一次，这是第二次拷贝。

版本2 #

你使用的在线编译器搭载的是旧版本标准库，std::bind的返回类型未实现移动构造函数，额外多了一次拷贝：

1. 首先std::bind内部拷贝n，第一次拷贝。
2. 你对bind返回的临时对象显式调用std::move，反而阻止了编译器的返回值优化，由于bind返回类型没有移动构造，只能拷贝这个临时对象作为std::function构造的入参，对应NAME实例第二次拷贝。
3. std::function存储可调用对象时，第三次拷贝内部的NAME实例。

版本3 #

用auto直接接收bind的返回值，不需要经过std::function的类型擦除和存储拷贝：

• 编译器会触发返回值优化（RVO），直接将bind内部构造的可调用对象构造到callable的内存空间中，不需要额外拷贝。
• 最终只有bind调用时拷贝n的1次拷贝操作。

版本4 #

显式std::move阻止了返回值优化：

1. std::bind内部拷贝n，第一次拷贝。
2. 由于bind返回类型没有移动构造，移动构造callable时实际触发拷贝操作，内部NAME实例第二次拷贝。

补充疑问解答 #

问题1 #

两者类型完全不同：

• auto推导的callable_1类型是标准未明确定义的std::bind返回类型，属于编译器生成的未命名可调用类类型，和lambda的未命名类性质类似，不同编译器的实现存在差异。
• callable_2的类型是明确的std::function<void()>，它是类型擦除的可调用对象包装器，会独立存储一份传入的可调用对象副本。

问题2 #

你示例中的两种写法都是完全合法的：
std::bind绑定非静态成员函数时，第二个参数只要能作为成员函数的调用对象即可：

• 传值n时，bind会拷贝一份n存储在返回对象中，调用f()时对拷贝的实例调用成员函数，没有合法性问题。
• 替换为std::ref(n)也合法，此时bind会存储std::reference_wrapper<NAME>指向原n，调用时对原n操作，只要调用时原n未销毁就可以正常运行。

问题3 #

二者功能并不完全等价，除了编码风格外差异较大：

1. 你示例中的std::bind(&NAME::f, cref(n))实际会编译失败：因为NAME::f是非const成员函数，不能对const引用的实例调用，lambda写法[&n]{n.f()}则没有这个问题，你如果要bind等效的话需要用std::ref而非std::cref。
2. lambda的可读性远高于bind，尤其是绑定逻辑复杂的场景下，lambda的逻辑更直观易懂。
3. 编译器对lambda的优化难度更低，性能通常比bind更好。
4. bind支持参数的灵活重排、占位符绑定等特殊用法，lambda要实现相同逻辑需要额外写代码封装。

问题4 #

假设你已经正确引入了std::placeholders::_1占位符，两条语句都是合法的：

• callable(n)：调用时会对传入的n做一次拷贝，对拷贝的实例调用f()。
• callable(std::ref(n))：调用时std::reference_wrapper<NAME>会自动解引用为NAME&，直接对原n调用f()。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Anoop Rana