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引言一、右值引用1.1 左值和右值1.2 左值引用和右值引用的范围1.3 左值引用的意义

二、移动语义2.1 移动构造2.2 移动赋值2.3 右值引用的意义2.4 move2.5 移动插入

三、完美转发3.1 万能引用3.2 forward

四、新增默认成员函数4.1 移动构造函数4.2 移动赋值重载4.3 default4.4 delete

引言

关于C++11的final和override的知识，在之前已经提到过，这里不再赘述，有需要的请移步这篇博客【C++练级之路】【Lv.13】多态（你真的了解虚函数和虚函数表吗？）

一、右值引用

1.1 左值和右值

左值：可取地址，可在等号左右右值：不可取地址，只能在等号右边

void test()

{

int a;//左值

10;//右值

10 + 20；//右值

}

一般情况下，左值均为变量名，而右值则为字面常量、表达式等。

1.2 左值引用和右值引用的范围

void test()

{

int& ref1 = a;//左值引用，可以引用左值

//int& ref2 = a + b;//左值引用，不能引用右值（权限放大）

const int& ref2 = a + b;//const左值引用，可以引用右值

int&& ref3 = a + b;//右值引用，可以引用右值

//int&& ref4 = a;//右值引用，不能引用左值

int&& ref4 = move(a);//右值引用，可以引用move后的左值

}

左值引用，可以引用左值const左值引用，可以引用右值右值引用，可以引用右值右值引用，可以引用move后的左值

ps：move的作用，是将左值强制转换为右值引用，详情见move章节。

ps：右值的引用属性为左值，将右值引用后，右值会被存储起来，并可以取到地址。

1.3 左值引用的意义

左值引用：

传引用传参，减少拷贝传引用返回，减少拷贝（限制：函数内的局部对象，不能传引用返回）

左值引用已经解决了绝大多数拷贝问题，但是唯一的缺陷就是不能传引用返回局部对象。所以，这就是右值引用存在的意义，为了补全这块不足。

而要完全理解右值引用的意义，则需要学习移动语义，理解右值引用是如何减少拷贝的。

二、移动语义

首先，给出一个自己实现的精简版string类，方便调试和观察内部细节。

namespace my

{

class string

{

public:

typedef char* iterator;

iterator begin()

{

return _str;

}

iterator end()

{

return _str + _size;

}

string(const char* str = "")

: _size(strlen(str))

, _capacity(_size)

{

//cout << "string(char* str)" << endl;

_str = new char[_capacity + 1];

strcpy(_str, str);

}

void swap(string& s)

{

std::swap(_str, s._str);

std::swap(_size, s._size);

std::swap(_capacity, s._capacity);

}

// 拷贝构造

string(const string& s)

:_str(nullptr)

{

cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;

string tmp(s._str);

swap(tmp);

}

// 赋值重载

string& operator=(const string& s)

{

cout << "string& operator=(string s) -- 深拷贝" << endl;

string tmp(s);

swap(tmp);

return *this;

}

~string()

{

delete[] _str;

_str = nullptr;

}

void reserve(size_t n)

{

if (n > _capacity)

{

char* tmp = new char[n + 1];

strcpy(tmp, _str);

delete[] _str;

_str = tmp;

_capacity = n;

}

}

void push_back(char ch)

{

if (_size >= _capacity)

{

size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;

reserve(newcapacity);

}

_str[_size] = ch;

++_size;

_str[_size] = '\0';

}

string& operator+=(char ch)

{

push_back(ch);

return *this;

}

string operator+(char ch)

{

string tmp = *this;

tmp += ch;

return tmp;

}

private:

char* _str;

size_t _size;

size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0

};

}

operator+是我们要重点观察的函数，特意拿出来方便对比：

string operator+(char ch)

{

string tmp = *this;

tmp += ch;

return tmp;

}

2.1 移动构造

先来看看以下代码：

void test()

{

my::string s1 = "hello";

my::string s2 = s1 + '!';

}

在以往的经验中，operator+中的tmp(原始对象)传值返回，先拷贝构造给临时对象，tmp在函数域内销毁，然后临时对象再拷贝构造给s2(目标对象)，总共有两次深拷贝。

但是，如果运用上右值引用的移动构造，加上以下代码：

// 移动构造

string(string&& s)

: _str(nullptr)

{

cout << "string(string&& s) -- 移动" << endl;

swap(s);

}

此时，operator+中的tmp(原始对象)传值返回，直接和s2互换资源(称之为移动)，就可以直接无拷贝返回，直接减少了两次深拷贝。

ps：如果符合编译器优化，编译器会自动将tmp识别为左值，从而将连续三次拷贝构造优化成一次。（VS2022）

ps：如果不符合优化，编译器才会将tmp强制识别为右值，从而符合移动语义。

ps：如果只有const&，右值会匹配；如果有&&，右值则会匹配更适合的。

2.2 移动赋值

同理，再看看这段代码：

void test()

{

my::string s1 = "hello";

my::string s2;

s2 = s1 + '!';

}

在以往的经验中，operator+中的tmp(原始对象)传值返回，先拷贝构造给临时对象，tmp在函数域内销毁，然后临时对象再赋值给s2(目标对象)，总共有两次深拷贝。

但是，如果运用上右值引用的移动赋值，加上以下代码：

// 移动赋值

string& operator=(string&& s)

{

cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动" << endl;

swap(s);

return *this;

}

此时，operator+中的tmp(原始对象)传值返回，直接和s2互换资源(称之为移动)，就可以直接无拷贝返回，直接减少了两次深拷贝。

ps：此时不是连续的拷贝构造，而是拷贝构造+赋值，所以编译器不会优化。

2.3 右值引用的意义

对于函数内的右值，分为两类：

纯右值：内置类型的右值将亡值：自定义类型的右值

右值引用：把将亡值的资源直接移动，从而减少两次深拷贝。

2.4 move

move 是一个模板函数，它接受一个左值引用，并返回一个右值引用。这允许我们指示编译器，我们可以安全地“移动”这个左值的资源，而不是复制它们。

template<class _Ty>

inline typename remove_reference<_Ty>::type&& move(_Ty&& _Arg) _NOEXCEPT

{

// forward _Arg as movable

return ((typename remove_reference<_Ty>::type&&)_Arg);

}

ps：move 只是一个“建议”或“请求”，而不是强制。它告诉编译器：“这个对象我不再需要了，你可以安全地将其资源移动给另一个对象。”

但是，如果对象的类型没有定义移动构造函数或移动赋值运算符，或者这些函数被标记为 delete，那么编译器仍然会进行复制操作。

同时，使用move一定要慎重，如果要进行资源移动，要确保move的左值不会再使用。

void test()

{

string s1 = "hello";

string s2 = move(s1);

}

以上代码中，move后的s1被识别为右值，调用右值引用的移动构造，将s1的资源移动到s2，而s1本身就被置空了。

2.5 移动插入

C++11更新后，STL中所有容器都新增了移动版本的插入函数。那么，它与原先的插入函数有什么不同呢？

先来看看以下代码：

void test()

{

vector<string> v;

v.push_back("1111");

}

C++98：void push_back (const T& val);

先利用右值构造string，再拷贝构造插入vector。

C++11：void push_back (T&& val);

先利用右值构造string，再移动插入vector。

综上比较，移动插入相较于传统插入，减少了一次深拷贝，效率得到了提高。

ps：const& 延长右值生命周期(C++98)

三、完美转发

3.1 万能引用

template<typename T>

void PerfectForward(T&& t)//万能引用（引用折叠）

{ }

函数模板参数中的T&&，不再代表右值引用，而是代表万能引用(又称引用折叠)。它能以统一的方式处理左值和右值，既能接收左值引用，也能接收右值引用。

t为右值时，保持为T&&t为左值时，折叠为T&

3.2 forward

void Fun(int& x) { cout << "左值引用" << endl; }

void Fun(const int& x) { cout << "const 左值引用" << endl; }

void Fun(int&& x) { cout << "右值引用" << endl; }

void Fun(const int&& x) { cout << "const 右值引用" << endl; }

template<typename T>

void PerfectForward(T&& t)//万能引用（引用折叠）

{

Fun(t);

}

void test()

{

PerfectForward(10);//右值

int a;

PerfectForward(a);//左值

PerfectForward(move(a));//右值

const int b = 8;

PerfectForward(b);//const 左值

PerfectForward(move(b));//const 右值

}

前面已经提到，右值的引用属性为左值(只有这样设计才能实现移动语义)，那么在上述代码中，调用Fun函数就全部是左值引用，无法达到区分左值和右值的效果。

那么，如何在传递中保持参数的属性呢？这时就要用到完美转发！

forward 是一个模板函数，如果接收左值引用，则返回左值引用，如果接收右值引用，则返回右值引用。

template<typename T>

void PerfectForward(T&& t)//万能引用（引用折叠）

{

Fun(forward<T>(t));//完美转发

}

完美转发允许函数模板将其参数以原始值类别（左值或右值）转发给另一个函数。这通常用于包装或委托函数。

四、新增默认成员函数

class Person

{

public:

Person(const char* name = "", int age = 0)

:_name(name)

, _age(age)

{ }

//Person(const Person& p)

//:_name(p._name)

//,_age(p._age)

//{}

//Person& operator=(const Person& p)

//{

//if(this != &p)

//{

//_name = p._name;

//_age = p._age;

//}

//return *this;

//}

//~Person()

//{}

private:

my::string _name;

int _age;

};

4.1 移动构造函数

若未显式定义，且未显式定义拷贝构造、拷贝赋值、析构，编译器才会自动生成默认的移动构造函数。对内置类型值拷贝，对于自定义类型调用其移动构造函数（若未显式定义，则调用其拷贝构造）

4.2 移动赋值重载

若未显式定义，且未显式定义拷贝构造、拷贝赋值、析构，编译器才会自动生成默认的移动赋值重载。对内置类型值拷贝，对于自定义类型调用其移动赋值重载（若未显式定义，则调用其拷贝赋值重载）

void test()

{

Person s1;

Person s2 = s1;

Person s3 = move(s1);//移动构造

Person s4;

s4 = move(s2);//移动赋值

}

4.3 default

强制生成默认成员函数

Person(Person&& p) = default;//强制生成默认移动构造

Person& operator=(Person&& p) = default;//强制生成默认移动赋值

4.4 delete

禁止生成默认成员函数

Person(const Person& p) = delete;//禁止生成默认拷贝构造

Person& operator=(const Person& p) = delete;//禁止生成默认拷贝赋值

ps：C++98中，将函数设置为private，以此达到禁止生成默认成员函数的目的。