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C++ 移动语义与完美转发

时间:2025-01-18 12:03:42浏览次数:3  
标签:语义 左值 C++ 参数 转发 拷贝 移动 构造函数

移动语义

 如果一个对象中有堆区资源,需要编写拷贝构造函数和赋值函数,实现深拷贝。

深拷贝把对象中的堆区资源复制了一份,如果源对象(被拷贝的对象)是临时对象,拷贝完就没什么用了,这样会造成没有意义的资源申请和释放操作。如果能够直接使用源对象拥有的资源,可以节省资源申请和释放的时间。C++11新增加的移动语义就能够做到这一点。

实现移动语义要增加两个函数:移动构造函数和移动赋值函数。

移动构造函数的语法:

类名(类名&& 源对象){......}

移动赋值函数的语法:

类名& operator=(类名&& 源对象){……}

注意:

1)对于一个左值,会调用拷贝构造函数,但是有些左值是局部变量,生命周期也很短,能不能也移动而不是拷贝呢?C++11为了解决这个问题,提供了std::move()方法来将左值转义为右值,从而方便使用移动语义。它其实就是告诉编译器,虽然我是一个左值,但不要对我用拷贝构造函数,用移动构造函数吧。左值对象被转移资源后,不会立刻析构,只有在离开自己的作用域的时候才会析构,如果继续使用左值中的资源,可能会发生意想不到的错误。

2)如果没有提供移动构造/赋值函数,只提供了拷贝构造/赋值函数,编译器找不到移动构造/赋值函数就去寻找拷贝构造/赋值函数。

3)C++11中的所有容器都实现了移动语义,避免对含有资源的对象发生无谓的拷贝。

4)移动语义对于拥有资源(如内存、文件句柄)的对象有效,如果是基本类型,使用移动语义没有意义。

代码示例(注意代码中各个构造函数的实现内容不同之处):

#include <iostream>

using namespace std;

class AA

{

public:

    int* m_data = nullptr;  // 数据成员,指向堆区资源的指针。

    AA() = default;             // 启用默认构造函数。

    void alloc() {                // 给数据成员m_data分配内存。

        m_data = new int;                       // 分配内存。

        memset(m_data, 0, sizeof(int));   // 初始化已分配的内存。

    }

    AA(const AA& a) {     // 拷贝构造函数。

        cout << "调用了拷贝构造函数。\n";            // 显示自己被调用的日志。

        if (m_data == nullptr) alloc();                     // 如果没有分配内存,就分配。

        memcpy(m_data, a.m_data, sizeof(int));     // 把数据从源对象中拷贝过来。

    }

    AA(AA&& a) {     // 移动构造函数。

        cout << "调用了移动构造函数。\n";            // 显示自己被调用的日志。

        if (m_data != nullptr) delete m_data;         // 如果已分配内存,先释放掉。

        m_data = a.m_data;                                   // 把资源从源对象中转移过来。

        a.m_data = nullptr;                                    // 把源对象中的指针置空。

    }

    AA& operator=(const AA& a) { // 赋值函数。

        cout << "调用了赋值函数。\n";                   // 显示自己被调用的日志。

        if (this == &a)   return *this;                      // 避免自我赋值。

        if (m_data == nullptr) alloc();                     // 如果没有分配内存,就分配。

        memcpy(m_data, a.m_data, sizeof(int));    // 把数据从源对象中拷贝过来。

        return *this;

    }

    AA& operator=(AA&& a) { // 移动赋值函数。

        cout << "调用了移动赋值函数。\n";            // 显示自己被调用的日志。

        if (this == &a)   return *this;                      // 避免自我赋值。

        if (m_data != nullptr) delete m_data;         // 如果已分配内存,先释放掉。

        m_data = a.m_data;                                   // 把资源从源对象中转移过来。

        a.m_data = nullptr;                                    // 把源对象中的指针置空。

        return *this;

    }

     ~AA() {                 // 析构函数。

         if (m_data != nullptr) {

             delete m_data; m_data = nullptr;

         }

    }

};

int main()

{

    AA a1;                  // 创建对象a1。

    a1.alloc();             // 分配堆区资源。

    *a1.m_data = 3;   // 给堆区内存赋值。

    cout << "a1.m_data=" << *a1.m_data << endl;

    AA a2 = a1;         // 将调用拷贝构造函数。

    cout << "a2.m_data=" << *a2.m_data << endl;

    AA a3;

    a3 = a1;              // 将调用赋值函数。

    cout << "a3.m_data=" << *a3.m_data << endl;

    auto f = [] { AA aa; aa.alloc(); *aa.m_data = 8; return aa; };   // 返回AA类对象的lambda函数。

    AA a4 = f();                // lambda函数返回临时对象,是右值,将调用移动构造函数。

    cout << "a4.m_data=" << *a4.m_data << endl;

    AA a6;

    a6 = f();              // lambda函数返回临时对象,是右值,将调用移动赋值函数。

    cout << "a6.m_data=" << *a6.m_data << endl;

}

完美转发

在函数模板中,可以将参数“完美”的转发给其它函数。所谓完美,即不仅能准确的转发参数的值,还能保证被转发参数的左、右值属性不变。

C++11标准引入了右值引用和移动语义,所以,能否实现完美转发,决定了该参数在传递过程使用的是拷贝语义还是移动语义。

为了支持完美转发,C++11提供了以下方案:

1)如果模板中(包括类模板和函数模板)函数的参数书写成为T&& 参数名(可变参数模板),那么,函数既可以接受左值引用,又可以接受右值引用。

2)提供了模板函数std::forward<T>(参数) ,用于转发参数,如果参数是一个右值,转发之后仍是右值引用;如果参数是一个左值,转发之后仍是左值引用。

代码示例:

#include <iostream>

using namespace std;

void func1(int& ii) {        // 如果参数是左值,调用此函数。

    cout << "参数是左值=" << ii << endl;

}

void func1(int&& ii) {     // 如果参数是右值,调用此函数。

    cout << "参数是右值=" << ii << endl;

}

// 1)如果模板中(包括类模板和函数模板)函数的参数书写成为T&& 参数名,

// 那么,函数既可以接受左值引用,又可以接受右值引用。

// 2)提供了模板函数std::forward<T>(参数) ,用于转发参数,

// 如果参数是一个右值,转发之后仍是右值引用;如果 参数是一个左值,转发之后仍是左值引用。

template<typename TT>

void func(TT&& ii)

{

    func1(forward<TT>(ii));

}

int main()

{

    int ii = 3;

    func(ii);       // 实参是左值。

    func(8);       // 实参是右值。

}

注:此课件及源代码来自B站up主:码农论坛,该文章仅作为本人学习笔记及交流学习使用。 

标签:语义,左值,C++,参数,转发,拷贝,移动,构造函数
From: https://blog.csdn.net/qq_74224788/article/details/145222997

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