c++右值引用和移動(dòng)構(gòu)造是什么

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C++ 右值引用 & 新特性
C++ 11中引入的一個(gè)非常重要的概念就是右值引用。理解右值引用是學(xué)習(xí)“移動(dòng)語(yǔ)義”（move semantics）的基礎(chǔ)。而要理解右值引用，就必須先區(qū)分左值與右值。

對(duì)左值和右值的一個(gè)最常見(jiàn)的誤解是：等號(hào)左邊的就是左值，等號(hào)右邊的就是右值。左值和右值都是針對(duì)表達(dá)式而言的，左值是指表達(dá)式結(jié)束后依然存在的持久對(duì)象，右值是指表達(dá)式結(jié)束時(shí)就不再存在的臨時(shí)對(duì)象。一個(gè)區(qū)分左值與右值的便捷方法是：看能不能對(duì)表達(dá)式取地址，如果能，則為左值，否則為右值。下面給出一些例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

 int a = 10;
 int b = 20;
 int *pFlag = &a;
 vector<int> vctTemp;
 vctTemp.push_back(1);
 string str1 = "hello ";
 string str2 = "world";
 const int &m = 1;
請(qǐng)問(wèn)，a，b, a+b, a++, ++a, pFlag, *pFlag, vctTemp[0], 100, string("hello"), str1, str1+str2, m分別是左值還是右值？
a和b都是持久對(duì)象（可以對(duì)其取地址），是左值；
a+b是臨時(shí)對(duì)象（不可以對(duì)其取地址），是右值；
a++是先取出持久對(duì)象a的一份拷貝，再使持久對(duì)象a的值加1，最后返回那份拷貝，而那份拷貝是臨時(shí)對(duì)象（不可以對(duì)其取地址），故其是右值；
++a則是使持久對(duì)象a的值加1，并返回那個(gè)持久對(duì)象a本身（可以對(duì)其取地址），故其是左值；
pFlag和*pFlag都是持久對(duì)象（可以對(duì)其取地址），是左值；
vctTemp[0]調(diào)用了重載的[]操作符，而[]操作符返回的是一個(gè)int &，為持久對(duì)象（可以對(duì)其取地址），是左值；
100和string("hello")是臨時(shí)對(duì)象（不可以對(duì)其取地址），是右值；
str1是持久對(duì)象（可以對(duì)其取地址），是左值；
str1+str2是調(diào)用了+操作符，而+操作符返回的是一個(gè)string（不可以對(duì)其取地址），故其為右值；
m是一個(gè)常量引用，引用到一個(gè)右值，但引用本身是一個(gè)持久對(duì)象（可以對(duì)其取地址），為左值。

區(qū)分清楚了左值與右值，我們?cè)賮?lái)看看左值引用。左值引用根據(jù)其修飾符的不同，可以分為非常量左值引用和常量左值引用。

非常量左值引用只能綁定到非常量左值，不能綁定到常量左值、非常量右值和常量右值。如果允許綁定到常量左值和常量右值，則非常量左值引用可以用于修改常量左值和常量右值，這明顯違反了其常量的含義。如果允許綁定到非常量右值，則會(huì)導(dǎo)致非常危險(xiǎn)的情況出現(xiàn)，因?yàn)榉浅Ａ坑抑凳且粋€(gè)臨時(shí)對(duì)象，非常量左值引用可能會(huì)使用一個(gè)已經(jīng)被銷毀了的臨時(shí)對(duì)象。

常量左值引用可以綁定到所有類型的值，包括非常量左值、常量左值、非常量右值和常量右值。

可以看出，使用左值引用時(shí)，我們無(wú)法區(qū)分出綁定的是否是非常量右值的情況。那么，為什么要對(duì)非常量右值進(jìn)行區(qū)分呢，區(qū)分出來(lái)了又有什么好處呢？這就牽涉到C++中一個(gè)著名的性能問(wèn)題——拷貝臨時(shí)對(duì)象?？紤]下面的代碼：

vector<int> GetAllScores()
{
 vector<int> vctTemp;
 vctTemp.push_back(90);
 vctTemp.push_back(95);
 return vctTemp;
}
當(dāng)使用vector<int> vctScore = GetAllScores()進(jìn)行初始化時(shí)，實(shí)際上調(diào)用了三次構(gòu)造函數(shù)(一次是vecTemp的構(gòu)造，一次是return 臨時(shí)對(duì)象的構(gòu)造，一次是vecScore的復(fù)制構(gòu)造)。盡管有些編譯器可以采用RVO（Return Value Optimization）來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，但優(yōu)化工作只在某些特定條件下才能進(jìn)行?？梢钥吹剑厦婧芷胀ǖ囊粋€(gè)函數(shù)調(diào)用，由于存在臨時(shí)對(duì)象的拷貝，導(dǎo)致了額外的兩次拷貝構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的開(kāi)銷。當(dāng)然，我們也可以修改函數(shù)的形式為void GetAllScores(vector<int> &vctScore)，但這并不一定就是我們需要的形式。另外，考慮下面字符串的連接操作：

 string s1("hello");
 string s = s1 + "a" + "b" + "c" + "d" + "e";
在對(duì)s進(jìn)行初始化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的臨時(shí)對(duì)象，并涉及到大量字符串的拷貝操作，這顯然會(huì)影響程序的效率和性能。怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢？如果我們能確定某個(gè)值是一個(gè)非常量右值（或者是一個(gè)以后不會(huì)再使用的左值），則我們?cè)谶M(jìn)行臨時(shí)對(duì)象的拷貝時(shí)，可以不用拷貝實(shí)際的數(shù)據(jù)，而只是“竊取”指向?qū)嶋H數(shù)據(jù)的指針（類似于STL中的auto_ptr，會(huì)轉(zhuǎn)移所有權(quán)）。C++ 11中引入的右值引用正好可用于標(biāo)識(shí)一個(gè)非常量右值。C++ 11中用&表示左值引用，用&&表示右值引用，如：

 int &&a = 10;
右值引用根據(jù)其修飾符的不同，也可以分為非常量右值引用和常量右值引用。

非常量右值引用只能綁定到非常量右值，不能綁定到非常量左值、常量左值和常量右值。如果允許綁定到非常量左值，則可能會(huì)錯(cuò)誤地竊取一個(gè)持久對(duì)象的數(shù)據(jù)，而這是非常危險(xiǎn)的；如果允許綁定到常量左值和常量右值，則非常量右值引用可以用于修改常量左值和常量右值，這明顯違反了其常量的含義。

常量右值引用可以綁定到非常量右值和常量右值，不能綁定到非常量左值和常量左值（理由同上）。

有了右值引用的概念，我們就可以用它來(lái)實(shí)現(xiàn)下面的CMyString類。

class CMyString
{
public:
    // 構(gòu)造函數(shù)
 CMyString(const char *pszSrc = NULL)
 {
  cout << "CMyString(const char *pszSrc = NULL)" << endl;
  if (pszSrc == NULL)
  {
   m_pData = new char[1];
   *m_pData = '\0';
  }
  else
  {
   m_pData = new char[strlen(pszSrc)+1];
   strcpy(m_pData, pszSrc);
  }
 }
 
    // 拷貝構(gòu)造函數(shù)
 CMyString(const CMyString &s)
 {
  cout << "CMyString(const CMyString &s)" << endl;
  m_pData = new char[strlen(s.m_pData)+1];
  strcpy(m_pData, s.m_pData);
 }
 
    // move構(gòu)造函數(shù)     ----        實(shí)質(zhì)上就是·竊取·臨時(shí)對(duì)象，注意參數(shù)的形式
 CMyString(CMyString &&s)
 {
  cout << "CMyString(CMyString &&s)" << endl;
  m_pData = s.m_pData;
  s.m_pData = NULL;
 }
 
    // 析構(gòu)函數(shù)
 ~CMyString()
 {
  cout << "~CMyString()" << endl;
  delete [] m_pData;
  m_pData = NULL;
 }
 
    // 拷貝賦值函數(shù)
 CMyString &operator =(const CMyString &s)
 {
  cout << "CMyString &operator =(const CMyString &s)" << endl;
  if (this != &s)
  {
   delete [] m_pData;
   m_pData = new char[strlen(s.m_pData)+1];
   strcpy(m_pData, s.m_pData);
  }
  return *this;
 }
 
    // move賦值函數(shù)
 CMyString &operator =(CMyString &&s)
 {
  cout << "CMyString &operator =(CMyString &&s)" << endl;
  if (this != &s)
  {
   delete [] m_pData;
   m_pData = s.m_pData;
   s.m_pData = NULL;
  }
  return *this;
 }
 
private:
 char *m_pData;
};
可以看到，上面我們添加了move版本的構(gòu)造函數(shù)和賦值函數(shù)。那么，添加了move版本后，對(duì)類的自動(dòng)生成規(guī)則有什么影響呢？唯一的影響就是，如果提供了move版本的構(gòu)造函數(shù)，則不會(huì)生成默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)。另外，編譯器永遠(yuǎn)不會(huì)自動(dòng)生成move版本的構(gòu)造函數(shù)和賦值函數(shù)，它們需要你手動(dòng)顯式地添加。

當(dāng)添加了move版本的構(gòu)造函數(shù)和賦值函數(shù)的重載形式后，某一個(gè)函數(shù)調(diào)用應(yīng)當(dāng)使用哪一個(gè)重載版本呢？下面是按照判決的優(yōu)先級(jí)列出的3條規(guī)則：
1、常量值只能綁定到常量引用上，不能綁定到非常量引用上。
2、左值優(yōu)先綁定到左值引用上，右值優(yōu)先綁定到右值引用上。
3、非常量值優(yōu)先綁定到非常量引用上。

當(dāng)給構(gòu)造函數(shù)或賦值函數(shù)傳入一個(gè)非常量右值時(shí)，依據(jù)上面給出的判決規(guī)則，可以得出會(huì)調(diào)用move版本的構(gòu)造函數(shù)或賦值函數(shù)。而在move版本的構(gòu)造函數(shù)或賦值函數(shù)內(nèi)部，都是直接“移動(dòng)”了其內(nèi)部數(shù)據(jù)的指針（因?yàn)樗欠浅Ａ坑抑?，是一個(gè)臨時(shí)對(duì)象，移動(dòng)了其內(nèi)部數(shù)據(jù)的指針不會(huì)導(dǎo)致任何問(wèn)題，它馬上就要被銷毀了，我們只是重復(fù)利用了其內(nèi)存），這樣就省去了拷貝數(shù)據(jù)的大量開(kāi)銷。

一個(gè)需要注意的地方是，拷貝構(gòu)造函數(shù)可以通過(guò)直接調(diào)用*this = s來(lái)實(shí)現(xiàn)，但move構(gòu)造函數(shù)卻不能。這是因?yàn)樵趍ove構(gòu)造函數(shù)中，s雖然是一個(gè)非常量右值引用，但其本身卻是一個(gè)左值（是持久對(duì)象，可以對(duì)其取地址），因此調(diào)用*this = s時(shí)，會(huì)使用拷貝賦值函數(shù)而不是move賦值函數(shù)，而這已與move構(gòu)造函數(shù)的語(yǔ)義不相符。要使語(yǔ)義正確，我們需要將左值綁定到非常量右值引用上，C++ 11提供了move函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，因此我們可以修改為*this = move(s)，這樣move構(gòu)造函數(shù)就會(huì)調(diào)用move賦值函數(shù)。

讀到這里，這篇“c++右值引用和移動(dòng)構(gòu)造是什么”文章已經(jīng)介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識(shí)點(diǎn)還需要大家自己動(dòng)手實(shí)踐使用過(guò)才能領(lǐng)會(huì)，如果想了解更多相關(guān)內(nèi)容的文章，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。