C++11 移動構(gòu)造函數(shù)的使用

更新時間：2022年01月25日 10:08:04 作者：庭樹

本文主要介紹了C++11 移動構(gòu)造函數(shù)的使用，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

一、引言

移動構(gòu)造函數(shù)是什么？先舉個例子，你有一本書，你不想看，但我很想看，那么我有哪些方法可以讓我能看這本書？有兩種做法，一種是你直接把書交給我，另一種是我去買一些稿紙來，然后照著你這本書一字一句抄到稿紙上。

顯然，第二種方法很浪費時間，但這正是有些深拷貝構(gòu)造函數(shù)的做法，而移動構(gòu)造函數(shù)便能像第一種做法一樣省時，第一種做法在 C++ 中叫做完美轉(zhuǎn)發(fā)。

二、左值和右值

何為左值？能用取址符號 & 取出地址的皆為左值，剩下的都是右值。

而且，匿名變量一律屬于右值。

int i = 1; // i 是左值，1 是右值

int GetZero {
? ? int zero = 0；
? ? return zero;
}
//j 是左值，GetZero() 是右值，因為返回值存在于寄存器中
int j = GetZero();

//s 是左值，string("no name") 是匿名變量，是右值
string s = string("no name");

三、深拷貝構(gòu)造函數(shù)

用 g++ 編譯器編譯下列代碼時記得加上參數(shù) -fno-elide-constructors。

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Integer {
public:
? ? //參數(shù)為常量左值引用的深拷貝構(gòu)造函數(shù)，不改變 source.ptr_ 的值
? ? Integer(const Integer& source)
? ? ? : ptr_(new int(*source.ptr_)) {
? ? ? ? cout << "Call Integer(const Integer& source)" << endl;
? ? }
? ??
? ? //參數(shù)為左值引用的深拷貝構(gòu)造函數(shù)，轉(zhuǎn)移堆內(nèi)存資源所有權(quán)，改變 source.ptr_ 的值
? ? Integer(Integer& source)
? ? ? : ptr_(source.ptr_) {
? ? ? ? source.ptr_ = nullptr;
? ? ? ? cout << "Call Integer(Integer& source)" << endl;
? ? }
? ??
? ? Integer(int value)
? ? ? : ptr_(new int(value)) {
? ? ? ? cout << "Call Integer(int value)" << endl;
? ? }

? ? ~Integer() {
? ? ? ? cout << "Call ~Integer()" << endl;
? ? ? ? delete ptr_;
? ? }

? ? int GetValue(void) { return *ptr_; }

private:
? ? string name_;
? ? int* ptr_;
};

int
main(int argc, char const* argv[]) {
? ? Integer a(Integer(100));
? ? int a_value = a.GetValue();
? ? cout << a_value << endl;
? ? cout << "-----------------" << endl;
? ? Integer temp(10000);
? ? Integer b(temp);
? ? int b_value = b.GetValue();
? ? cout << b_value << endl;
? ? cout << "-----------------" << endl;

? ? return 0;
}

運行結(jié)果如下。

Call Integer(int value)
Call Integer(const Integer& source)
Call ~Integer()
100
-----------------
Call Integer(int value)
Call Integer(Integer& source)
10000
-----------------
Call ~Integer()
Call ~Integer()
Call ~Integer()

在程序中，參數(shù)為常量左值引用的深拷貝構(gòu)造函數(shù)的做法相當(dāng)于引言中的第二種做法，“重買稿紙”相當(dāng)于再申請一次堆內(nèi)存資源，“重新抄寫”相當(dāng)于把匿名對象 Integer(100) 的資源拷貝到對象 a 這邊；參數(shù)為左值引用的深拷貝構(gòu)造函數(shù)的做法則相當(dāng)于引言中的第一種做法，語句 ptr_(source.ptr_) 和 source.ptr_ = nullptr; 的作用相當(dāng)于“我直接把書拿給你”。

由運行結(jié)果可以看出，當(dāng)同時存在參數(shù)類型為常量左值引用和左值引用的深拷貝構(gòu)造函數(shù)時，匿名對象 Integer(100) 只能選擇前者，非匿名對象 temp 可以選擇后者，這是因為常量左值引用可以接受左值、右值、常量左值、常量右值，而左值引用只能接受左值。因此，對于匿名變量，參數(shù)為任何類型左值引用的深拷貝構(gòu)造函數(shù)都無法實現(xiàn)完美轉(zhuǎn)發(fā)。還有一種辦法——右值引用。

四、右值引用

右值引用也是引用的一種，參數(shù)類型為右值引用的函數(shù)只能接受右值參數(shù)，但不包括模板函數(shù)，參數(shù)類型為右值引用的模板函數(shù)不在本文討論的范圍內(nèi)。

五、移動構(gòu)造函數(shù)

移動構(gòu)造函數(shù)是參數(shù)類型為右值引用的拷貝構(gòu)造函數(shù)。

在“三”示例程序 Interger 類的定義中添加一個移動構(gòu)造函數(shù)，其余保持原樣。

//參數(shù)為左值引用的深拷貝構(gòu)造函數(shù)，轉(zhuǎn)移堆內(nèi)存資源所有權(quán)，改變 source.ptr_ 的值
Integer(Integer& source)
? : ptr_(source.ptr_) {
? ? source.ptr_ = nullptr;
? ? cout << "Call Integer(Integer& source)" << endl;
}

//移動構(gòu)造函數(shù)，與參數(shù)為左值引用的深拷貝構(gòu)造函數(shù)基本一樣
Integer(Integer&& source)
? : ptr_(source.ptr_) {
? ? source.ptr_ = nullptr;
? ? cout << "Call Integer(Integer&& source)" << endl;
}

Integer(int value)
? : ptr_(new int(value)) {
? ? cout << "Call Integer(int value)" << endl;
}

運行結(jié)果如下。

Call Integer(int value)
Call Integer(Integer&& source)
Call ~Integer()
100
-----------------
Call Integer(int value)
Call Integer(Integer& source)
10000
-----------------
Call ~Integer()
Call ~Integer()
Call ~Integer()

只有第二行跟先前不同，匿名對象 Integer(100) 也能通過移動構(gòu)造函數(shù)實現(xiàn)完美轉(zhuǎn)發(fā)。

大家可能會有疑問，上文提及到常量左值引用也可以接受右值，而右值引用也可以接受右值，那一個右值是否有可能會套入一個參數(shù)類型為常量左值引用的函數(shù)呢？答案是不會，一個右值要套入函數(shù)時，會優(yōu)先選擇套入?yún)?shù)類型為右值引用的函數(shù)。

可是仔細(xì)想想還是有點不滿意，如果要讓左值和右值的深拷貝都能實現(xiàn)完美轉(zhuǎn)發(fā)，就需要寫兩個內(nèi)容基本一樣的拷貝構(gòu)造函數(shù)，一個參數(shù)為（非常量）左值引用，一個參數(shù)為右值，那能不能只用一個函數(shù)就能實現(xiàn)左值、右值兩者的深拷貝完美轉(zhuǎn)發(fā)呢？答案就是強制類型轉(zhuǎn)換，將左值強制強制轉(zhuǎn)換為右值，再套入?yún)?shù)類型為右值引用的深拷貝構(gòu)造函數(shù)。

六、std::move()

std::move() 能把左值強制轉(zhuǎn)換為右值。

我們把語句 Integer b(temp); 改為 Integer b(std::move(temp)); 后，運行結(jié)果如下。

Call Integer(int value)
Call Integer(Integer&& source)
Call ~Integer()
100
-----------------
Call Integer(int value)
Call Integer(Integer&& source)
10000
-----------------
Call ~Integer()
Call ~Integer()
Call ~Integer()

從“10000”的上一行可以看出，std::move() 確實把左值 temp 轉(zhuǎn)換為右值。