C++11：移动语义

为什么需要移动语义

#include <iostream>using namespace std;class Test{public:    Test(int a = 0)    {//普通构造函数        d = new int(a);        cout << "构造函数\n";    }    Test(const Test & tmp)    {//拷贝构造函数        d = new int;        *d = *(tmp.d);        cout << "拷贝构造函数\n";    }    ~Test()    {//析构函数        if(d != NULL)        {            delete d;            cout << "delete d\n";        }        cout << "析构函数\n";    }    int * d;};Test GetTmp(){    Test h;    cout << "Resource from " << __func__ << ": " << (void *)h.d << endl;    return h;}int main(){    Test obj = GetTmp();    cout << "Resource from " << __func__ << ": " << (void *)obj.d << endl;    return 0;}

编译运行结果：

编译器会对返回值进行优化，简称RVO，是编译器的一项优化技术，它涉及（功能是）消除为保存函数返回值而创建的临时对象。

-fno-elide-constructors，此选项作用是，在 g++ 上编译时关闭 RVO。

通过上面的例子看到，临时对象的维护 ( 创建和销毁 ) 对性能有严重影响。

右值引用是用来支持转移语义的。转移语义可以将资源 ( 堆，系统对象等 ) 从一个对象转移到另一个对象，这样能够减少不必要的临时对象的创建、拷贝以及销毁，能够大幅度提高 C++ 应用程序的性能。

转移语义是和拷贝语义相对的，可以类比文件的剪切与拷贝，当我们将文件从一个目录拷贝到另一个目录时，速度比剪切慢很多。

通过转移语义，临时对象中的资源能够转移其它的对象里。

移动语义定义

在现有的 C++ 机制中，我们可以定义拷贝构造函数和赋值函数。要实现转移语义，需要定义转移构造函数，还可以定义转移赋值操作符。对于右值的拷贝和赋值会调用转移构造函数和转移赋值操作符。

如果转移构造函数和转移拷贝操作符没有定义，那么就遵循现有的机制，拷贝构造函数和赋值操作符会被调用。

普通的函数和操作符也可以利用右值引用操作符实现转移语义。

转移构造函数

#include <iostream>using namespace std;class Test{public:    Test(int a = 0)    {        d = new int(a);        cout << "构造函数\n";    }    Test(const Test & tmp)    {        d = new int;        *d = *(tmp.d);        cout << "拷贝构造函数\n";    }#if 1    Test(Test && tmp)    { // 移动构造函数        d = tmp.d;        tmp.d = NULL; // 将临时值的指针成员置空        cout << "移动构造函数" << endl;    }#endif    ~Test()    {        if(d != NULL)        {            delete d;            cout << "delete d\n";        }        cout << "析构函数\n";    }    int * d;};Test GetTmp(){    Test h;    cout << "Resource from " << __func__ << ": " << (void *)h.d << endl;    return h;}int main(){    Test &&obj = GetTmp();    cout << "Resource from " << __func__ << ": " << (void *)obj.d << endl;    return 0;}

和拷贝构造函数类似，有几点需要注意：

• 参数（右值）的符号必须是右值引用符号，即“&&”。
• 参数（右值）不可以是常量，因为我们需要修改右值。
• 参数（右值）的资源链接和标记必须修改，否则，右值的析构函数就会释放资源，转移到新对象的资源也就无效了。

编译运行结果：

有了右值引用和转移语义，我们在设计和实现类时，对于需要动态申请大量资源的类，应该设计转移构造函数和转移赋值函数，以提高应用程序的效率。

转移赋值函数

#include <iostream>using namespace std;class Test{public:    Test(int a = 0)    {        d = new int(a);        cout << "构造函数\n";    }    Test(const Test & tmp)    {        d = new int;        *d = *(tmp.d);        cout << "拷贝构造函数\n";    }    Test & operator=(const Test & tmp)    {//赋值运算符重载函数        if(&tmp == this)        {            return *this;        }        delete d;    //往往需要先把原来空间释放后，再申请，这里碰巧可以不这样做        d = new int;        *d = *(tmp.d);        cout << "赋值运算符重载函数\n";        return *this;    }#if 1    Test(Test && tmp)    { // 移动构造函数        d = tmp.d;        tmp.d = NULL; // 将临时值的指针成员置空        cout << "移动构造函数" << endl;    }    Test & operator=(Test && tmp)    {//转移赋值函数        if(&tmp == this)        {            return *this;        }        *d = *(tmp.d);        tmp.d = NULL;        cout << "转移赋值函数\n";        return *this;    }#endif    ~Test()    {        if(d != NULL)        {            delete d;            cout << "delete d\n";        }        cout << "析构函数\n";    }    int * d;};Test GetTmp(){    Test h;    return h;}int main(){    Test obj(10);    obj = GetTmp();//转移赋值函数    return 0;}

编译运行结果：

参考资料：C++11 标准新特性: 右值引用与转移语义