现代C++(Modern C++)基本用法实践:三、移动语义

概述

移动

移动(move)语义C++引入了一种新的内存优化,以避免不必要的拷贝。在构造或者赋值的时候,如果实参是右值(或者左值由std::move转换成右值),便会匹配移动语义的函数调用如下述举例的Str(Str&& obj)

移动语义的本质是将资源(内存/句柄)转移给另一个对象,被转移资源的对象不应再被使用。(这个概念有点像仙侠小说中的夺舍,夺舍成功的人获取被夺舍的人的身体(资源)),如下面伪代码:

class Obj { 	data 	Obj(){ 		data = malloc(100) 	} 	// 移动 (夺舍) 	Obj(Obj&& other){ 		data = other.data 		other.data = nullptr 	} } 

右值

右值直观理解是等号右边的值(大概如此,并不准确),右值的概念指代的东西比较多,大概是指不可寻址的值(也有例外)。我觉得这个不必太过纠结,记住几个常见的即可:

  • 临时对象:如函数返回的临时对象(下面有举例)
  • 字面量
  • 显式std::move()转换的值
  • 没有捕获参数的lambda

C++ 值类别表

在 C++11之后,C++根据

  • 被标识:可通过不同标识符指代同一实体。(对象/内存)
  • 可移动:可作为移动语义函数的参数,例如移动构造,移动赋值。

将值分为以下类别:

  • 泛左值:被标识
    • 左值:被标识且不可移动
    • 将亡值:被标识可移动
  • 右值:可移动
    • 将亡值:被标识可移动
    • 纯右值:不被标识且可移动

用法举例

参考测试项目代码ModernCppTest/modrenc_rvalueref_stdmove.cpp
主要内容:

  • 移动语义下的构造和赋值
  • 移动还是拷贝的重载匹配
  • C++ 优化临时对象(连加产生的中间临时对象)尝试调用移动语义
#include "ModernCppTestHeader.h" #include <string> using std::string;  namespace n_rvalueref { 	class Str { 	public: 		Str() { 			LOG("无参构造"); 			this->str = new string(); 		}  		Str(const string& str) { 			LOG("有参构造 str = " << str); 			this->str = new string(str); 		}  		Str(const Str& obj) { 			LOG("拷贝构造 obj.str = " << *obj.str); 			this->str = new string(*obj.str); 		}  		Str(Str&& obj) noexcept { 			LOG("移动构造 obj.str = " << *obj.str); 			this->str = std::move(obj.str); 			// 被移动的对象不应该再被使用了 			obj.str = nullptr; 		}  		Str& operator=(Str&& v) noexcept { 			LOG("移动语义 operator = ");  			if (this != &v) { 				this->str = std::move(v.str); 			}  			return *this; 		}  		Str operator+(const Str& v) 		{ 			string s = *this->str + *v.str; 			return Str(s); 		}  		void Log() 		{ 			LOG(str); 		}  		string* str; 	}; }  using n_rvalueref::Str;  // 右值引用&移动语义 void rvalueref_stdmove_test() { 	LOG_FUNC();  	LOG_TAG("拷贝构造"); 	{ 		Str t1("A"); 		Str t2 = t1; 		LOG_VAR(*t2.str); 	}   	LOG_TAG("移动构造, 注意被移动的对象t1不应再被使用"); 	{ 		// t1是左值,使用std::move强制转换成右值 		Str t1("A"); 		Str t2 = std::move(t1); 		LOG_VAR(*t2.str); 	}   	LOG_TAG("移动语义的运算符重载,注意运算符重载发生赋值运算(这个例子),而不是构造运算(上个例子)"); 	{ 		Str t1("A"); 		Str t2; 		t2 = std::move(t1); 	}   	LOG_TAG("除了上述显示使用std::move转换,常见的容易忽视的发生移动构造场合列举"); 	{ 		LOG("---1 连续加法产生的临时对象,c++会尝试使用移动语义进行优化"); 		Str t1("A"); 		Str t2("B"); 		Str t3("C"); 		Str t4; 		t4 = t1 + t2 + t3;  		LOG("---2 函数返回的临时对象,c++会尝试使用移动语义进行优化"); 		auto f = []() { 			auto s = Str("Hi");  			return s;  		}; 		Str t5 = f();  		/* 		- 在容器中插入或删除元素:比如 std::vector::push_back,如果传递给它的是右值,它就会使用移动语义。 		- 在标准库算法中:许多标准库算法,比如 std::sort,std::partition 等,在进行元素交换时会使用移动语义。 		- 在 std::swap 中:std::swap 会使用移动语义来交换两个对象。 		*/ 	} } 

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