詳解C++11中的右值引用與移動語義

更新時間：2017年02月11日 14:16:05 作者：Mr希靈

本篇文章主要介紹了詳解C++11中的右值引用與移動語義，小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧

C++11的一個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，新標準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。

左值和右值是表達式的屬性，一些表達式生成或要求左值，而另一些則生成或要求右值。一般而言，一個左值表達式表示的是一個對象的身份，而右值表達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，要么是在表達式求值過程中創(chuàng)建的臨時對象。

類似于常規(guī)引用（左值引用），一個右值引用也不過是某個對象的另一個名字而已。我們不能將左值引用綁定到要求轉換的表達式、字面常量或是返回值的表達式，也不能把右值應用直接綁定到一個左值上。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;    //錯誤，i*2是一個右值
int &&rr = i；    //錯誤，不能將一個右值引用綁定到一個左值上
int &&rr2 = i*2;   //正確，將rr2綁定到一個乘法結果上
const int &r3 = i*2; //正確，將一個常量引用綁定到一個右值上

變量可以看做只有一個運算對象而沒有運算符的表達式，是一個左值。我們不能將一個右值引用直接綁定到一個變量上，即使這個變量是右值引用類型。但是，我們可以通過新標準庫中的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，被轉化的左值，其生命周期并沒有隨著左右至的轉化而改變，在轉換之后使用左值可能造成運行時錯誤。因此，調用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。不過更多的時候，我們需要轉換成右值引用的還是一個確實生命周期即將結束的對象。

移動構造函數(shù)和移動賦值運算符

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

#include <iostream> 
#include <algorithm> 

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

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

  // 拷貝賦值運算符 
  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; 
  } 

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

  // 移動賦值運算符，通知標準庫該構造函數(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. 
};

只有當一個類沒有定義任何自己版本的拷貝控制成員，且類的每個非static數(shù)據(jù)成員都可移動時，編譯器才會為它合成移動構造函數(shù)會移動賦值運算符。編譯器可以移動內置類型；如果一個類類型有對應的移動操作，編譯器也能移動這個類型的成員。此外，定義了一個移動構造函數(shù)或移動賦值運算符的類必須也定義自己的拷貝操作；否則，這些成員默認地定義為刪除的。而移動操作則不同，它永遠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)。

如果一個類既有移動構造函數(shù)又有拷貝構造函數(shù)，編譯會使用普通的函數(shù)匹配規(guī)則來確定使用哪個構造函數(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造函數(shù)，此時即使調用move來移動它們，也是調用的拷貝操作。

class Foo{
public:
  Foo() = default;
  Foo(const Foo&);
  // 為定義移動構造函數(shù)
}；
Foo x;
Foo y(x);         //調用拷貝構造函數(shù)
Foo z(std::move(x));   //調用拷貝構造函數(shù)，因為未定義移動構造函數(shù)

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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