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【c++11】左右值引用、移动语义和完美转发

作者:互联网

具体内容:https://www.jianshu.com/p/d19fc8447eaa/

引入目的

c++中引入了右值引用移动语义,可以避免无谓的复制,提高程序性能。

左值、右值

看能不能对表达式取地址,如果能,则为左值,否则为右值。

而右值又分为将亡值和纯右值,而将亡值则是c++11新增的和右值引用相关的表达式,这样的表达式通常时将要移动的对象、T&&函数返回值、std::move()函数的返回值等,

左值引用、右值引用

左值引用很好理解,就是我们平时用的引用,给左值变量取个别名;右值引用是给右值取个别名,而且这样它就变成一个左值了,可以对它取地址。c++11中的右值引用使用的符号是&&

int&& a = 1; //实质上就是将不具名(匿名)变量取了个别名
int b = 1;
int && c = b; //编译错误! 不能将一个左值复制给一个右值引用

左值引用只能绑定左值,右值引用只能绑定右值,如果绑定的不对,编译就会失败。但是,常量左值引用却是个奇葩,它可以算是一个“万能”的引用类型,它可以绑定非常量左值、常量左值、右值,而且在绑定右值的时候,常量左值引用还可以像右值引用一样将右值的生命期延长,缺点是,只能读不能改。

const int & a = 1; //常量左值引用绑定 右值, 不会报错

总结一下,其中T是一个具体类型:

  1. 左值引用, 使用 T&, 只能绑定左值
  2. 右值引用, 使用 T&&, 只能绑定右值
  3. 常量左值, 使用 const T&, 既可以绑定左值又可以绑定右值
  4. 已命名的右值引用,编译器会认为是个左值
  5. 编译器有返回值优化,但不要过于依赖

移动构造和移动赋值

总思想是:把资源所有权转移,这样就不用去重复开辟内存,减少内存开销。

// 拷贝构造函数
   MyString(const MyString& str) {
       CCtor ++;
       m_data = new char[ strlen(str.m_data) + 1 ];
       strcpy(m_data, str.m_data);
   }
   // 移动构造函数
   MyString(MyString&& str) noexcept
       :m_data(str.m_data) {
       MCtor ++;
       str.m_data = nullptr; //不再指向之前的资源了
   }

   // 拷贝赋值函数 =号重载
   MyString& operator=(const MyString& str){
       CAsgn ++;
       if (this == &str) // 避免自我赋值!!
          return *this;

       delete[] m_data;
       m_data = new char[ strlen(str.m_data) + 1 ];
       strcpy(m_data, str.m_data);
       return *this;
   }

   // 移动赋值函数 =号重载
   MyString& operator=(MyString&& str) noexcept{
       MAsgn ++;
       if (this == &str) // 避免自我赋值!!
          return *this;

       delete[] m_data;
       m_data = str.m_data;
       str.m_data = nullptr; //不再指向之前的资源了
       return *this;
   }

什么时候该使用noexcept?

使用noexcept表明函数或操作不会发生异常,会给编译器更大的优化空间。然而,并不是加上noexcept就能提高效率,步子迈大了也容易扯着蛋。
以下情形鼓励使用noexcept:

    struct X
    {
        ~X() { };
    };
    
    int main()
    {
        X x;
    
        // This will not fire even in GCC 4.7.2 if the destructor is
        // explicitly marked as noexcept(true)
        static_assert(noexcept(x.~X()), "Ouch!");
    }

最后强调一句,在不是以上情况或者没把握的情况下,不要轻易使用noexception。

对于一个左值,肯定是调用拷贝构造函数了,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()方法来将左值转换为右值,从而方便应用移动语义。我觉得它其实就是告诉编译器,虽然我是一个左值,但是不要对我用拷贝构造函数,而是用移动构造函数吧。。。

c++11中的所有容器都实现了move语义,move只是转移了资源的控制权,本质上是将左值强制转化为右值使用,以用于移动拷贝或赋值,避免对含有资源的对象发生无谓的拷贝。move对于拥有如内存、文件句柄等资源的成员的对象有效,如果是一些基本类型,如int和char[10]数组等,如果使用move,仍会发生拷贝(因为没有对应的移动构造函数),所以说move对含有资源的对象说更有意义。

universal references(通用引用)

template<typename T>
void f( T&& param){  
}
f(10);  //10是右值
int x = 10; //
f(x); //x是左值

传递左值进去,就是左值引用,传递右值进去,就是右值引用。如它的名字,这种类型确实很"通用",下面要讲的完美转发,就利用了这个特性。

完美转发

所谓转发,就是通过一个函数将参数继续转交给另一个函数进行处理,原参数可能是右值,可能是左值,如果还能继续保持参数的原有特征,那么它就是完美的。

c++中提供了一个std::forward()模板函数解决这个问题。

emplace_back减少内存拷贝和移动

对于mapset,可以使用emplace()。基本上emplace_back()对应push_bakc(), emplce()对应insert()

移动语义对swap()函数的影响也很大,之前实现swap可能需要三次内存拷贝,而有了移动语义后,就可以实现高性能的交换函数了。

template <typename T>
void swap(T& a, T& b)
{
    T tmp(std::move(a));
    a = std::move(b);
    b = std::move(tmp);
}

总结

标签:11,函数,右值,语义,左值,c++,引用,str,data
来源: https://www.cnblogs.com/hellogiao1/p/15658782.html