理解C++ 左值右值、移动构造函数、交换操作 `swap`、移动操作 `std::move` 、转发操作 `std::forward` |
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理解C++ 左值右值、移动构造函数、交换操作 swap、移动操作 std::move 、转发操作 std::forward
本文基于C++ primer。基本上是对C++ primer相关内容的一个摘录和总结。仅供个人(M1kanN)学习使用 简介： string类的拷贝有时候是不必要的。所以C++11新标准库引入了两种机制，我们可以避免对string的拷贝。首先是移动构造函数，标准库保证“移后源”(moved-from) string仍然是一个有效、可析构的状态。可以理解为，只是对指向原理啊string的指针进行了拷贝，而不是为字符分配内存空间，然后拷贝字符。 第二个机制是叫 move 的标准库函数。定义在utility 头文件中。目前我们只需要理解两个关键点：首先，当reallocate在新内存中构造string时，它必须调用move来表示希望使用string 的移动构造函数。如果没有则会使用拷贝构造函数。再者，通常不用move而是直接用std::move 。 ---- 469 Page of C++ Primer Sec4 基础 4.1 基础 4.1.1 基本概念左值和右值： C++的表达式只有两种：左值(lvalue)和右值(rvalue)。 归纳：当一个对象被用作右值的时候，用的是对象的值（内容）。当对象被用作左值的时候，用的是对象的身份（内存中的位置）。 需要右值的地方可能用std::move来将左值当成右值用，但是绝不能把右值当左值用！ 用到左值的几个熟悉的运算符： 赋值运算符需要一个（非常量）左值作为其左侧的运算对象，得到的结果也是一个左值 取地址运算符作为一个左值运算对象，返回一个指向该运算对象的指针，这个指针是一个右值。 (& 作用左值，返回右值) 内置解引用运算符、下标运算符、迭代器解引用运算符、string和vector的下标运算符的求值结果都是左值。 (* 作用右值，返回左值) 内置类型和迭代器的递增递减运算符用于左值运算对象。前置版本所得结果也是左值。粗略总结： 左值右值： var = 4 左值是可寻址的变量，有持久性 右值一般是不可寻址的常量，或在表达式求值过程中创建的无名临时对象，短暂性的左值和右值主要的区别之一是左值可以被修改，而右值不能 很详细的一篇博文翻译参考： 理解 C/C++ 中的左值和右值 Sec13 拷贝控制 13.6 对象移动 移动而非拷贝可以大幅提升性能。有时候从就内存将元素拷贝到新内存是不必要的，更好的方式是移动元素。另一个原因是源于IO类或者unique_ptr这样的类。这些类都包含不能被共享的资源（如指针或者IO缓冲）。因此这些类型的对象不能拷贝但是可以移动。 13.6.1 右值引用 为了支持移动操作，新标准引入了一种新的引用类型 -- 右值引用(rvalue reference)。右值引用就是必须绑定到右值的引用。通过&&来实现。右值引用有一个重要的性质：只能绑定到一个将要销毁的对象。 左值持久、右值短暂： 右值要么是字面常量、要么是表达式在求职过程中创建的临时对象。 所引用的对象将要被销毁 该对象没有其他用户这两个特性意味着，使用右值引用的代码可以自由地接管所引用的对象的资源。 变量是左值： 因为变量表达式都是左值，所以我们不能将一个右值引用绑定到一个右值引用类型的变量上。 int &&rr1 = 42; // 正确 int &&rr2 = rr1; // 错误，表达式rr1是左值标准库move函数： move可以用来获得绑定到左值上的右值引用。即，显示地将一个左值转换为对应的右值引用类型。 int &&rr3 = std::move(rr1); // 正确注意：使用move就意味着承诺，除了对rr1赋值或者销毁它以外，我们将不再使用它。在调用move后，我们不能对移后源对象的值做任何假设。 13.6.2 移动构造函数和移动赋值运算符 移动构造函数的第一个参数应该是该类类型的一个引用。不同于拷贝构造函数，这个引用参数在移动构造函数中是一个右值引用。 除了完成资源移动，移动构造函数还需要保证移后源对象处于这样一个状态---销毁它是无害的。 例子： StrVec::StrVec(StrVec &&s) noexcept // 表示移动操作不应该抛出任何异常 : elements(s.elements), first_free(s.first_free), cap(s.cap) { // 令s进入无害状态。（运行析构函数是安全的） s.elements = s.first_free = s.cap = nullptr; }注意：如果我们忘记改变s.frist_free，s的析构函数会把我们需要的资源释放掉！ 移动操作、标准库容器和异常： 因为移动操作通常不分配任何资源，所以移动操作通常不会抛出任何异常 noexcept就是承诺函数不抛出异常的方法。出现在参数列表和初始化列表开始的冒号之间。 为什么要在移动构造函数中用 noexcept ? 如果是拷贝构造函数，如果发生异常，旧元素不变，只需要释放新元素即可。但是在移动构造函数如果发生异常，会导致新旧数据的不一致性，即旧空间中的移动源元素已经改变，而新空间中未构造的元素还不存在，此时vector将不能保证自身保持不变。 为了避免这种问题，除非vector知道元素类型的移动构造函数不会抛出异常，否则在重新分配内存中，它必须使用拷贝构造函数而不是移动构造函数。如果我们希望vector在重新分配内存这类情况用移动，则必须指定noexcept！移动赋值运算符： 与移动构造函数一样，如果我们的移动复制运算符不抛出任何异常，则我们应该将它标记为noexcept StrVec &StrVec::operator=(StrVec && rhs) noexcept { // 直接检测自赋值 if(this != &rhs) { free(); // 释放已有元素！ elements = rhs.elements; first_free = rhs.first_free; cap = rhs.cap; // 将rhs置于可析构状态 rhs.elements = rhs.first_free = rhs.cap = nullptr; } return *this; }移后源对象必须可析构： 除了将移后源对象置为析构安全的状态之外，移动操作还必须保证对象仍然是有效的。 合成的移动操作： 如果一个类定义了自己的拷贝构造函数、拷贝赋值运算符或者析构函数，编译器就不会为它合成移动构造函数和移动赋值函数了。 只有一个类没有定义任何自己版本的拷贝控制成员，且类的每个非static数据成员都可以移动时，编译器才会为它合成移动构造函数或移动赋值运算符。 struct X { int i; // 可移动 std::string s; // string定义了自己的移动操作 }; struct hasX { X men; // X有合成的移动操作 }; X x, x2 = std::move(x); // 使用合成的移动构造函数 hasX hx, hx2 = std::move(hx); // 使用合成的移动构造函数移动右值、拷贝左值： 如果又有移动又有拷贝构造函数，则用普通函数匹配规则来确定使用哪个构造函数！ 如果没有移动构造函数，右值也被拷贝 即使用move来调用也一样。 拷贝并交换赋值运算符和移动操作： HasPtr定义了一个拷贝并交换赋值运算符，它是函数匹配和移动操作间相互关系的一个很好的实力。如果我们为此类添加一个移动构造函数，它实际上也会获得一个移动构造运算符 class HasPtr { public: HasPtr(HasPtr &&p) noexcept : ps(p.ps), i(p.i) { p.ps = 0; } HasPtr& operator=(HasPtr rhs) { swap(*this, rhs); return *this; } } hp = hp2; // hp2是左值。hp2通过拷贝构造函数来拷贝 hp = std::move(hp2); // 移动构造函数移动hp2 不管使用的是拷贝构造函数还是移动构造函数，赋值运算符的函数体都swap两个运算对象的状态。rhs的指针将指向原来左侧对象所拥有的string。当rhs离开其作用域后，这个string将会被销毁。 Sec16 模板与泛型编程 16.2 模板实参推断 16.2.6 理解 std::move template typename remove_reference::type&& move(T&& t) { return static_cast(t); } 16.2.7 转发某些函数需要将其一个或多个实参连同类型不变地转发给其他函数，在此情况下，我们需要保持被转发实参的所有性质。包括实参类型是非是const的以及实参是左值还是右值。 例子： template void flip1(F f, T1 t1, T2 t2) { f(t2, t1); } void f(int v1, int &v2) { cout |
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