C++11中右值引用與移動語義的示例分析

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)C++11中右值引用與移動語義的示例分析，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

C++11的一個(gè)最主要的特性就是可以移動而非拷貝對象的能力。很多情況都會發(fā)生對象的拷貝，有時(shí)對象拷貝后就立即銷毀，在這些情況下，移動而非拷貝對象會大幅度提升性能。

右值與右值引用

為了支持移動操作，新標(biāo)準(zhǔn)引入了一種新的引用類型——右值引用，就是必須綁定到右值的引用。我們通過&&而不是&來獲得右值引用。右值引用一個(gè)重要的特性就是只能綁定到將要銷毀的對象。

左值和右值是表達(dá)式的屬性，一些表達(dá)式生成或要求左值，而另一些則生成或要求右值。一般而言，一個(gè)左值表達(dá)式表示的是一個(gè)對象的身份，而右值表達(dá)式表示的是對象的值。（可以取地址的、有名字的就是左值；不能取地址的、沒有名字的就是右值。）兩者明顯的區(qū)別就是左值有持久的狀態(tài)，而右值要么是字面常量，要么是在表達(dá)式求值過程中創(chuàng)建的臨時(shí)對象。

類似于常規(guī)引用（左值引用），一個(gè)右值引用也不過是某個(gè)對象的另一個(gè)名字而已。我們不能將左值引用綁定到要求轉(zhuǎn)換的表達(dá)式、字面常量或是返回值的表達(dá)式，也不能把右值應(yīng)用直接綁定到一個(gè)左值上。但是，常量左值引用可以綁定到非常量左值、常量左值、右值，是一個(gè)萬能引用類型。不過相比右值引用所引用的右值，常量左值引用所引用的右值在它的“余生”中只能是只讀的。

int i = 42;
int &r = i;     //r引用i
int &r2 = i*2;    //錯(cuò)誤，i*2是一個(gè)右值
int &&rr = i；    //錯(cuò)誤，不能將一個(gè)右值引用綁定到一個(gè)左值上
int &&rr2 = i*2;   //正確，將rr2綁定到一個(gè)乘法結(jié)果上
const int &r3 = i*2; //正確，將一個(gè)常量引用綁定到一個(gè)右值上

變量可以看做只有一個(gè)運(yùn)算對象而沒有運(yùn)算符的表達(dá)式，是一個(gè)左值。我們不能將一個(gè)右值引用直接綁定到一個(gè)變量上，即使這個(gè)變量是右值引用類型。但是，我們可以通過新標(biāo)準(zhǔn)庫中的move函數(shù)來獲得綁定到左值上的右值引用。

int &&rr3 = std::move(rr2);

注意，被轉(zhuǎn)化的左值，其生命周期并沒有隨著左右至的轉(zhuǎn)化而改變，在轉(zhuǎn)換之后使用左值可能造成運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。因此，調(diào)用move就意味著承諾：除了對原左值變量賦值或銷毀它外，我們將不再使用它。不過更多的時(shí)候，我們需要轉(zhuǎn)換成右值引用的還是一個(gè)確實(shí)生命周期即將結(jié)束的對象。

移動構(gòu)造函數(shù)和移動賦值運(yùn)算符

為了讓自定義類型也支持移動操作，需要為其定義移動構(gòu)造函數(shù)和移動賦值運(yùn)算符。這兩個(gè)成員類似對應(yīng)的拷貝操作，但它們從給定對象竊取資源而不是拷貝資源。類似于拷貝構(gòu)造函數(shù)，移動構(gòu)造函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是該類類型的一個(gè)右值引用，任何額外的參數(shù)都必須有默認(rèn)實(shí)參。除了完成資源移動外，移動構(gòu)造函數(shù)還必須確保移后源對象處于有效的、可析構(gòu)的狀態(tài)。

#include <iostream> 
#include <algorithm> 

class MemoryBlock 
{ 
public: 
  // 構(gòu)造函數(shù)
  explicit MemoryBlock(size_t length) : _length(length) , _data(new int[length]) {} 

  // 析構(gòu)函數(shù) 
  ~MemoryBlock() 
  {
    if (_data != nullptr)  delete[] _data;
  } 

  // 拷貝賦值運(yùn)算符 
  MemoryBlock& operator=(const MemoryBlock& other) 
  { 
    if (this != &other) 
    { 
      delete[] _data; 
      _length = other._length; 
      _data = new int[_length]; 
      std::copy(other._data, other._data + _length, _data); 
    } 
    return *this; 
  } 

  // 拷貝構(gòu)造函數(shù) 
  MemoryBlock(const MemoryBlock& other) 
    : _length(0) 
    , _data(nullptr) 
  { 
    *this = other; 
  } 

  // 移動賦值運(yùn)算符，通知標(biāo)準(zhǔn)庫該構(gòu)造函數(shù)不拋出任何異常(如果拋出異常會怎么樣？)
  MemoryBlock& operator=(MemoryBlock&& other) noexcept
  {
    if (this != &other) 
    {  
      delete[] _data; 
      // 移動資源
      _data = other._data; 
      _length = other._length; 
      // 使移后源對象處于可銷毀狀態(tài)
      other._data = nullptr; 
      other._length = 0; 
    } 
    return *this; 
  }

  // 移動構(gòu)造函數(shù)
  MemoryBlock(MemoryBlock&& other) noexcept
    _data(nullptr) 
    , _length(0) 
  { 
    *this = std::move(other); 
  } 

  size_t Length() const 
  { 
    return _length; 
  } 

private: 
  size_t _length; // The length of the resource. 
  int* _data; // The resource. 
};

只有當(dāng)一個(gè)類沒有定義任何自己版本的拷貝控制成員，且類的每個(gè)非static數(shù)據(jù)成員都可移動時(shí)，編譯器才會為它合成移動構(gòu)造函數(shù)會移動賦值運(yùn)算符。編譯器可以移動內(nèi)置類型；如果一個(gè)類類型有對應(yīng)的移動操作，編譯器也能移動這個(gè)類型的成員。此外，定義了一個(gè)移動構(gòu)造函數(shù)或移動賦值運(yùn)算符的類必須也定義自己的拷貝操作；否則，這些成員默認(rèn)地定義為刪除的。而移動操作則不同，它永遠(yuǎn)不會隱式定義為刪除的。但如果我們顯式地要求編譯器生成=defualt的移動操作，且編譯器不能移動所有成員，則編譯器會將移動操作定義為刪除的函數(shù)。

如果一個(gè)類既有移動構(gòu)造函數(shù)又有拷貝構(gòu)造函數(shù)，編譯會使用普通的函數(shù)匹配規(guī)則來確定使用哪個(gè)構(gòu)造函數(shù)。但如果只定義了拷貝操作而未定義移動操作，編譯器不會合成移動構(gòu)造函數(shù)，此時(shí)即使調(diào)用move來移動它們，也是調(diào)用的拷貝操作。

class Foo{
public:
  Foo() = default;
  Foo(const Foo&);
  // 為定義移動構(gòu)造函數(shù)
}；
Foo x;
Foo y(x);         //調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)
Foo z(std::move(x));   //調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，因?yàn)槲炊x移動構(gòu)造函數(shù)

關(guān)于“C++11中右值引用與移動語義的示例分析”這篇文章就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，使各位可以學(xué)到更多知識，如果覺得文章不錯(cuò)，請把它分享出去讓更多的人看到。