C++--移动构造函数/移动赋值运算符

什么是移动语义？

在C++11中，移动语义是一个重要的新特性，它可以使程序在内存管理方面更加高效，同时也提高了程序的性能

它允许将一个对象的所有权从一个对象转移到另一个对象，而不需要进行数据的拷贝。

通俗理解

我有一份材料，A同学找我借，那我把材料复印一份，把复印件给他，这叫做数据拷贝；而我如果把材料的所有权转让给他，那么他现在直接拥有原始的那份材料，这叫做移动语义。

为什么需要移动语义？

拷贝

要理解为什么我们需要移动语义，那我们就需要理解拷贝的操作

C++中有拷贝构造函数和拷贝复制运算符。拷贝，顾名思义就是重新申请一块新的内存空间，然后将需要的数据复制一份放到里面。

如果要复制的对象中涉及到了其他对象或者是指针数据的话，那么拷贝操作就是一项耗时的过程。

我们通过一个例子来演示一下是如果进行拷贝的：

定义一个简单的类：

class Myclass
{
    public:
    Myclass(const std::string& s):str(s){};
    private:
    std::string str;
};

当新建一个对象A时，传递一个参数”hello,world”，A中的成员变量会存储该字符串，也就是会申请一个新的内存空间去存储该字符串：

	Myclass A("hello,world");

当我们定义一个新的对象B，并将A赋值给B时：

	Myclass B=A;

同样，B也会申请一段空间，并将A中存储的字符串拷贝过来

需要移动语义的情况

从拷贝的操作不难看出，这样的操作是耗时的，那在什么情况下，拷贝操作不是必要的呢？

同样还是延续上面的例子，这里我们定义一个容器以及一个对象tmp，然后将其装入到容器中：

std::vector<Myclass> myClasses;
Myclass tmp("hello");
myClasses.push_back(tmp);
myClasses.push_back(tmp);

每次将对象添加到容器中都会发生一次拷贝操作。

我们现在假设tmp对象在被添加到容器中两次之后就不再需要了，那第二次添加的时候是不是可以让容器直接取tmp对象的数据呢？这就是移动语义的意义，减少不必要的数据拷贝，提高程序的性能。

假设Myclass类已经实现了移动语义，我们就可以使用std::move 让myClasses容器直接转移tmp对象的数据为己用。

myClasses.push_back(tmp);
myClasses.push_back(std::move(tmp));

移动语义的实现

我们需要先了解右值引用

右值引用

我们都知道C++有一个操作叫引用，实际上默认指的是左值引用，也就是对一个左值进行引用。那右值引用就是对右值的引用

通过&& 声明，同时：

1. 右值引用只能绑定到一个右值，不能绑定到左值；
2. 右值引用可以通过std::move() 将一个左值转换成右值引用

int a=0;
int&& tmp=a;   //error,不能引用左值
int&& tmp2=0;  //correct

移动构造函数

还是接着上面的例子，当向容器添加一个新元素时，如果是通过拷贝的方法，那么对应执行的就是拷贝构造函数，而如果是通过移动的方式，那对应的就是移动构造函数。

下面我们就为Myclass定义移动构造函数，其中string类型本身就实现了移动构造函数，所以可以直接使用std::move ：

Myclass(Myclass&& rValue) noexcept
    :str(std::move(rValue.str))
    {}

在移动构造函数中，我们要做的就是转移成员数据str。

我们就可以使用移动构造函数去创建新的对象而无需拷贝复制了：

Myclass tmp("hello");
Myclass A(std::move(tmp));

如果我们的类成员数据需要我们自己实现数据转移的话，也很简单，就是把数据拿过来，并将原先对象的数据清楚：

假设这个类有两个成员变量int 和 char*类型：

class Myclass2
{
private:
    int data;
    char* str;
public:
    Myclass2()
    :data(30)
    {
        str="mrdc";
    }
    ;
    Myclass2(Myclass2&& rValue) noexcept
    :data(std::move(rValue.data))
    {
        rValue.data=0;  //delete data
        str=rValue.str; //transfer
        rValue.str=nullptr; //delete str
    }
    ~Myclass2()
    {
        if(str!=nullptr)
        {
            delete str;
            str=nullptr;
        }
    };
};

通过移动构造函数创建对象B：

MyClass A{};
MyClass B{ std::move(A) }

内存中的布局：

移动赋值运算符

和移动构造函数的实现类似：

// 移动赋值运算符
MyClass& operator=(MyClass&& myClass) noexcept
{
    val = myClass.val;
    myClass.val = 0;
    name = myClass.name;
    myClass.name = nullptr;
    return *this;
}

参考

https://bbs.huaweicloud.com/blogs/375866