C++11新特性之 Move semantics(移動語義)
阿新 • • 發佈：2019-01-27
按值傳遞的意義是什麼？
當一個函式的引數按值傳遞時，這就會進行拷貝。當然，編譯器懂得如何去拷貝。
而對於我們自定義的型別，我們也許需要提供拷貝建構函式。
但是不得不說，拷貝的代價是昂貴的。
所以我們需要尋找一個避免不必要拷貝的方法，即C++11提供的移動語義。
上一篇部落格中有一個句話用到了：
#include <iostream>
void f(int& i) { std::cout << "lvalue ref: " << i << "\n"; }
void f(int&& i) { std::cout 實際上，右值引用注意用於建立移動建構函式和移動賦值運算。
移動建構函式類似於拷貝建構函式，把類的例項物件作為引數，並建立一個新的例項物件。
但是 移動建構函式可以避免記憶體的重新分配，因為我們知道右值引用提供了一個暫時的物件，而不是進行copy，所以我們可以進行移動。
換言之，在設計到關於臨時物件時，右值引用和移動語義允許我們避免不必要的拷貝。我們不想拷貝將要消失的臨時物件，所以這個臨時物件的資源可以被我們用作於其他的物件。
右值就是典型的臨時變數，並且他們可以被修改。如果我們知道一個函式的引數是一個右值，我們可以把它當做一個臨時儲存。這就意味著我們要移動而不是拷貝右值引數的內容。這就會節省很多的空間。
說多無語，看程式碼：
#include <iostream>
#include <algorithm>
class A
{
public:
// Simple constructor that initializes the resource. 移動建構函式
語法：
A(A&& other) noexcept // C++11 - specifying non-exception throwing functions
{
mData = other.mData; // shallow copy or referential copy
other.mData = nullptr;
}最主要的是沒有用到新的資源，是移動而不是拷貝。
假設一個地址指向了一個有一百萬個int元素的陣列，使用move建構函式，我們沒有創造什麼，所以代價很低。
// Move constructor.
A(A&& other) : mData(NULL), mLength(0)
{
// Copy the data pointer and its length from the
// source object.
mData = other.mData;
mLength = other.mLength;
// Release the data pointer from the source object so that
// the destructor does not free the memory multiple times.
other.mData = NULL;
other.mLength = 0;
}移動比拷貝更快！！！
移動賦值運算子
語法：
A& operator=(A&& other) noexcept
{
mData = other.mData;
other.mData = nullptr;
return *this;
}工作流程這樣的：Google上這麼說的：
Release any resources that *this currently owns.
Pilfer other’s resource.
Set other to a default state.
Return *this.
// Move assignment operator.
A& operator=(A&& other)
{
std::cout << "operator=(A&&). length = "
<< other.mLength << "." << std::endl;
if (this != &other) {
// Free the existing resource.
delete[] mData;
// Copy the data pointer and its length from the
// source object.
mData = other.mData;
mLength = other.mLength;
// Release the data pointer from the source object so that
// the destructor does not free the memory multiple times.
other.mData = NULL;
other.mLength = 0;
}
return *this;
}讓我們看幾個move帶來的好處吧！
vector眾所周知，C++11後對vector也進行了一些優化。例如vector::push_back()被定義為了兩種版本的過載，一個是cosnt T&左值作為引數，一個是T&&右值作為引數。例如下面的程式碼：
std::vector<A> v;
v.push_back(A(25));
v.push_back(A(75));上面兩個push_back()都會呼叫push_back(T&&)版本，因為他們的引數為右值。這樣提高了效率。
而 當引數為左值的時候，會呼叫push_back(const T&) 。
#include <vector>
int main()
{
std::vector<A> v;
A aObj(25); // lvalue
v.push_back(aObj); // push_back(const T&)
}但事實我們可以使用 static_cast進行強制：
// calls push_back(T&&)
v.push_back(static_cast<A&&>(aObj));我們可以使用std::move完成上面的任務：
v.push_back(std::move(aObj)); //calls push_back(T&&)似乎push_back(T&&)永遠是最佳選擇，但是一定要記住：
push_back(T&&) 使得引數為空。如果我們想要保留引數的值，我們這個時候需要使用拷貝，而不是移動。
最後寫一個例子，看看如何使用move來交換兩個物件：
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
// constructor
explicit A(size_t length)
: mLength(length), mData(new int[length]) {}
// move constructor
A(A&& other)
{
mData = other.mData;
mLength = other.mLength;
other.mData = nullptr;
other.mLength = 0;
}
// move assignment
A& operator=(A&& other) noexcept
{
mData = other.mData;
mLength = other.mLength;
other.mData = nullptr;
other.mLength = 0;
return *this;
}
size_t getLength() { return mLength; }
void swap(A& other)
{
A temp = move(other);
other = move(*this);
*this = move(temp);
}
int* get_mData() { return mData; }
private:
int *mData;
size_t mLength;
};
int main()
{
A a(11), b(22);
cout << a.getLength() << ' ' << b.getLength() << endl;
cout << a.get_mData() << ' ' << b.get_mData() << endl;
swap(a,b);
cout << a.getLength() << ' ' << b.getLength() << endl;
cout << a.get_mData() << ' ' << b.get_mData() << endl;
return 0;
}