共分三篇，這是第2篇。另外兩篇，看完這個(gè)你還不理解右值引用和移動(dòng)構(gòu)造 你就可以來(lái)咬我（上），看完這個(gè)你還不理解右值引用和移動(dòng)構(gòu)造 你就可以來(lái)咬我（下）。

看完上篇，應(yīng)該對(duì)右值引用和移動(dòng)構(gòu)造有了總體上的概念，下面是一篇更加形象更加詳細(xì)的論述。看完之后，相信你一定會(huì)對(duì)這個(gè)問(wèn)題產(chǎn)生深入的理解和自己的認(rèn)識(shí)。

另一個(gè)版本的右值引用敘述

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右值引用解決的是各種情形下對(duì)象的資源所有權(quán)轉(zhuǎn)移的問(wèn)題。

c++11之前，移動(dòng)語(yǔ)義的缺失是C++最令人詬病的問(wèn)題之一。舉個(gè)栗子：

問(wèn)題一：如何將大象放入冰箱？
這個(gè)答案是眾所周知的。首先你需要有一臺(tái)特殊的冰箱，這臺(tái)冰箱是為了裝下大象而制造的。你打開冰箱門，將大象放入冰箱，然后關(guān)上冰箱門。

問(wèn)題二：如何將大象從一臺(tái)冰箱轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)冰箱？
普通解答：打開冰箱門，取出大象，關(guān)上冰箱門，打開另一臺(tái)冰箱門，放進(jìn)大象，關(guān)上冰箱門。
2B解答：在第二個(gè)冰箱中啟動(dòng)量子復(fù)制系統(tǒng)，克隆一只完全相同的大象，然后啟動(dòng)高能激光將第一個(gè)冰箱內(nèi)的大象氣化消失。
等等，這個(gè)2B解答聽起來(lái)很耳熟，這不就是C++中要移動(dòng)一個(gè)對(duì)象時(shí)所做的事情嗎？

“移動(dòng)”，這是一個(gè)三歲小孩都明白的概念。將大象（資源）從一臺(tái)冰箱（對(duì)象）移動(dòng)到另一臺(tái)冰箱，這個(gè)行為是如此自然，沒(méi)有任何人會(huì)采用先復(fù)制大象，再銷毀大象這樣匪夷所思的方法。C++通過(guò)拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝賦值操作符為類設(shè)計(jì)了拷貝/復(fù)制的概念，但為了實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的移動(dòng)操作，調(diào)用者必須使用先復(fù)制、再析構(gòu)的方式。否則，就需要自己實(shí)現(xiàn)移動(dòng)資源的接口。

為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)語(yǔ)義，首先需要解決的問(wèn)題是，如何標(biāo)識(shí)對(duì)象的資源是可以被移動(dòng)的呢？這種機(jī)制必須以一種最低開銷的方式實(shí)現(xiàn)，并且對(duì)所有的類都有效。C++的設(shè)計(jì)者們注意到，大多數(shù)情況下，右值所包含的對(duì)象都是可以安全的被移動(dòng)的。

右值（相對(duì)應(yīng)的還有左值）是從C語(yǔ)言設(shè)計(jì)時(shí)就有的概念，但因?yàn)槠淙绱嘶A(chǔ)，也是一個(gè)最常被忽略的概念。不嚴(yán)格的來(lái)說(shuō)，左值對(duì)應(yīng)變量的存儲(chǔ)位置，而右值對(duì)應(yīng)變量的值本身(也可以理解為是否持久化)。C++中右值可以被賦值給左值或者綁定到引用。類的右值是一個(gè)臨時(shí)對(duì)象，如果沒(méi)有被綁定到引用，在表達(dá)式結(jié)束時(shí)就會(huì)被廢棄。于是我們可以在右值被廢棄之前，移走它的資源進(jìn)行廢物利用，從而避免無(wú)意義的復(fù)制。被移走資源的右值在廢棄時(shí)已經(jīng)成為空殼，析構(gòu)的開銷也會(huì)降低。

右值中的數(shù)據(jù)可以被安全移走這一特性使得右值被用來(lái)表達(dá)移動(dòng)語(yǔ)義。以同類型的右值構(gòu)造對(duì)象時(shí)，需要以引用形式傳入?yún)?shù)。右值引用顧名思義專門用來(lái)引用右值，左值引用和右值引用可以被分別重載，這樣確保左值和右值分別調(diào)用到拷貝和移動(dòng)的兩種語(yǔ)義實(shí)現(xiàn)。對(duì)于左值，如果我們明確放棄對(duì)其資源的所有權(quán)，則可以通過(guò)std::move()來(lái)將其轉(zhuǎn)為右值引用。std::move()實(shí)際上是static_cast<T&&>()的簡(jiǎn)單封裝。

右值引用至少可以解決以下場(chǎng)景中的移動(dòng)語(yǔ)義缺失問(wèn)題：

• 按值傳入?yún)?shù)

按值傳參是最符合人類思維的方式。基本的思路是，如果傳入?yún)?shù)是為了將資源交給函數(shù)接受者，就應(yīng)該按值傳參。同時(shí)，按值傳參可以兼容任何的cv-qualified左值、右值，是兼容性最好的方式。

class People { public:People(string name) // 按值傳入字符串，可接收左值、右值。接收左值時(shí)為復(fù)制，接收右值時(shí)為移動(dòng): name_(move(name)) // 顯式移動(dòng)構(gòu)造，將傳入的字符串移入成員變量{}string name_; };People a("Alice"); // 移動(dòng)構(gòu)造namestring bn = "Bob"; People b(bn); // 拷貝構(gòu)造name

構(gòu)造a時(shí)，調(diào)用了一次字符串的構(gòu)造函數(shù)和一次字符串的移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)。如果使用const string& name接收參數(shù)，那么會(huì)有一次構(gòu)造函數(shù)和一次拷貝構(gòu)造，以及一次non-trivial的析構(gòu)。盡管看起來(lái)很蛋疼，盡管編譯器還有優(yōu)化，但從語(yǔ)義來(lái)說(shuō)按值傳入?yún)?shù)是最優(yōu)的方式。

如果你要在構(gòu)造函數(shù)中接收std::shared_ptr<X>并且存入類的成員（這是非常常見(jiàn)的），那么按值傳入更是不二選擇。拷貝std::shared_ptr<X>需要線程同步，相比之下移動(dòng)std::shared_ptr是非常輕松愉快的。

• 按值返回

和接收輸入?yún)?shù)一樣，返回值按值返回也是最符合人類思維的方式。曾經(jīng)有無(wú)數(shù)函數(shù)為了返回容器而不得不寫成這樣
void str_split(const string& s, vector<string>* vec);// 一個(gè)按值語(yǔ)義定義的字符串拆分函數(shù)。這里不考慮分隔符，假定分隔符是固定的。

這樣要求vec在外部被事先構(gòu)造，此時(shí)尚無(wú)從得知vec的大小。即使函數(shù)內(nèi)部有辦法預(yù)測(cè)vec的大小，因?yàn)楹瘮?shù)并不負(fù)責(zé)構(gòu)造vec，很可能仍需要resize。對(duì)這樣的函數(shù)嵌套調(diào)用更是痛苦的事情，誰(shuí)用誰(shuí)知道啊。

有了移動(dòng)語(yǔ)義，就可以寫成這樣

vector<string> str_split(const string& s) {vector<string> v;// ...return v; // v是左值，但優(yōu)先移動(dòng)，不支持移動(dòng)時(shí)仍可復(fù)制。 }

如果函數(shù)按值返回，return語(yǔ)句又直接返回了一個(gè)棧上的左值對(duì)象（輸入?yún)?shù)除外）時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)要求優(yōu)先調(diào)用移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，如果不符再調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。盡管v是左值，仍然會(huì)優(yōu)先采用移動(dòng)語(yǔ)義，返回vector<string>從此變得云淡風(fēng)輕。此外，無(wú)論移動(dòng)或是拷貝，可能的情況下仍然適用編譯器優(yōu)化，但語(yǔ)義不受影響。

對(duì)于std::unique_ptr來(lái)說(shuō)，這簡(jiǎn)直就是福音。

unique_ptr<SomeObj> create_obj(/*...*/) {unique_ptr<SomeObj> ptr(new SomeObj(/*...*/));ptr->foo(); // 一些可能的初始化return ptr; } //當(dāng)然還有更簡(jiǎn)單的形式 unique_ptr<SomeObj> create_obj(/*...*/) {return unique_ptr<SomeObj>(new SomeObj(/*...*/)); }

在工廠類中，這樣的語(yǔ)義是非常常見(jiàn)的。返回unique_ptr能夠明確對(duì)所構(gòu)造對(duì)象的所有權(quán)轉(zhuǎn)移，特別的，這樣的工廠類返回值可以被忽略而不會(huì)造成內(nèi)存泄露。上面兩種形式分別返回棧上的左值和右值，但都適用移動(dòng)語(yǔ)義（unique_ptr不支持拷貝）。

• 接收右值表達(dá)式

沒(méi)有移動(dòng)語(yǔ)義時(shí)，以表達(dá)式的值（例為函數(shù)調(diào)用）初始化對(duì)象或者給對(duì)象賦值是這樣的：

vector<string> str_split(const string& s);

vector<string> v = str_split("1,2,3");// 返回的vector用以拷貝構(gòu)造對(duì)象v。為v申請(qǐng)堆內(nèi)存，復(fù)制數(shù)據(jù)，然后析構(gòu)臨時(shí)對(duì)象（釋放堆內(nèi)存）。

vector<string> v2; v2 = str_split("1,2,3"); // 返回的vector被復(fù)制給對(duì)象v（拷貝賦值操作符）。需要先清理v2中原有數(shù)據(jù)，將臨時(shí)對(duì)象中的數(shù)據(jù)復(fù)制給v2，然后析構(gòu)臨時(shí)對(duì)象。 注：v的拷貝構(gòu)造調(diào)用有可能被優(yōu)化掉，盡管如此在語(yǔ)義上仍然是有一次拷貝操作。//同樣的代碼，在支持移動(dòng)語(yǔ)義的世界里就變得更美好了。 vector<string> str_split(const string& s);vector<string> v = str_split("1,2,3"); // 返回的vector用以移動(dòng)構(gòu)造對(duì)象v。v直接取走臨時(shí)對(duì)象的堆上內(nèi)存，無(wú)需新申請(qǐng)。之后臨時(shí)對(duì)象成為空殼，不再擁有任何資源，析構(gòu)時(shí)也無(wú)需釋放堆內(nèi)存。 vector<string> v2; v2 = str_split("1,2,3"); // 返回的vector被移動(dòng)給對(duì)象v（移動(dòng)賦值操作符）。先釋放v2原有數(shù)據(jù)，然后直接從返回值中取走數(shù)據(jù)，然后返回值被析構(gòu)。 //注：v的移動(dòng)構(gòu)造調(diào)用有可能被優(yōu)化掉，盡管如此在語(yǔ)義上仍然是有一次移動(dòng)操作。

不用多說(shuō)也知道上面的形式是多么常用和自然。而且這里完全沒(méi)有任何對(duì)右值引用的顯式使用，性能提升卻默默的實(shí)現(xiàn)了。

• 對(duì)象存入容器

這個(gè)問(wèn)題和前面的構(gòu)造函數(shù)傳參是類似的。不同的是這里是按兩種引用分別傳參。參見(jiàn)std::vector的push_back函數(shù)。

void push_back( const T& value ); // (1) void push_back( T&& value ); // (2)

不用多說(shuō)自然是左值調(diào)用1右值調(diào)用2。如果你要往容器內(nèi)放入超大對(duì)象，那么版本2自然是不2選擇。

vector<vector<string>> vv;vector<string> v = {"123", "456"}; v.push_back("789"); // 臨時(shí)構(gòu)造的string類型右值被移動(dòng)進(jìn)容器v vv.push_back(move(v)); // 顯式將v移動(dòng)進(jìn)vv

困擾多年的難言之隱是不是一洗了之了？

• std::vector的增長(zhǎng)

又一個(gè)隱蔽的優(yōu)化。當(dāng)vector的存儲(chǔ)容量需要增長(zhǎng)時(shí)，通常會(huì)重新申請(qǐng)一塊內(nèi)存，并把原來(lái)的內(nèi)容一個(gè)個(gè)復(fù)制過(guò)去并刪除。對(duì)，復(fù)制并刪除，改用移動(dòng)就夠了。

對(duì)于像vector<string>這樣的容器，如果頻繁插入造成存儲(chǔ)容量不可避免的增長(zhǎng)時(shí)，移動(dòng)語(yǔ)義可以帶來(lái)悄無(wú)聲息而且美好的優(yōu)化。

• std::unique_ptr放入容器

曾經(jīng)，由于vector增長(zhǎng)時(shí)會(huì)復(fù)制對(duì)象，像std::unique_ptr這樣不可復(fù)制的對(duì)象是無(wú)法放入容器的。但實(shí)際上vector并不復(fù)制對(duì)象，而只是“移動(dòng)”對(duì)象。所以隨著移動(dòng)語(yǔ)義的引入，std::unique_ptr放入std::vector成為理所當(dāng)然的事情。

容器中存儲(chǔ)std::unique_ptr有太多好處。想必每個(gè)人都寫過(guò)這樣的代碼：

MyObj::MyObj() {for (...) {vec.push_back(new T());}// ... }MyObj::~MyObj() {for (vector<T*>::iterator iter = vec.begin(); iter != vec.end(); ++iter) {if (*iter) delete *iter;}// ... }

繁瑣暫且不說(shuō)，異常安全也是大問(wèn)題。使用vector<unique_ptr<T>>，完全無(wú)需顯式析構(gòu)，unqiue_ptr自會(huì)打理一切。完全不用寫析構(gòu)函數(shù)的感覺(jué)，你造嗎？

unique_ptr是非常輕量的封裝，存儲(chǔ)空間等價(jià)于裸指針，但安全性強(qiáng)了一個(gè)世紀(jì)。實(shí)際中需要共享所有權(quán)的對(duì)象（指針）是比較少的，但需要轉(zhuǎn)移所有權(quán)是非常常見(jiàn)的情況。auto_ptr的失敗就在于其轉(zhuǎn)移所有權(quán)的繁瑣操作。unique_ptr配合移動(dòng)語(yǔ)義即可輕松解決所有權(quán)傳遞的問(wèn)題。

注：如果真的需要共享所有權(quán)，那么基于引用計(jì)數(shù)的shared_ptr是一個(gè)好的選擇。shared_ptr同樣可以移動(dòng)。由于不需要線程同步，移動(dòng)shared_ptr比復(fù)制更輕量。

• std::thread的傳遞

thread也是一種典型的不可復(fù)制的資源，但可以通過(guò)移動(dòng)來(lái)傳遞所有權(quán)。同樣std::future std::promise std::packaged_task等等這一票多線程類都是不可復(fù)制的，也都可以用移動(dòng)的方式傳遞。

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總結(jié)

移動(dòng)語(yǔ)義絕不是語(yǔ)法糖，而是帶來(lái)了C++的深刻革新。移動(dòng)語(yǔ)義不僅僅是針對(duì)庫(kù)作者的，任何一個(gè)程序員都有必要去了解它。盡管你可能不會(huì)去主動(dòng)為自己的類實(shí)現(xiàn)移動(dòng)語(yǔ)義，但卻時(shí)時(shí)刻刻都在享受移動(dòng)語(yǔ)義帶來(lái)的受益。因此這絕不意味著這是一個(gè)可有可無(wú)的東西。

除了移動(dòng)語(yǔ)義，右值引用還解決了C++03中引用語(yǔ)法無(wú)法轉(zhuǎn)發(fā)右值的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了完美轉(zhuǎn)發(fā)，才使得std::function能有一個(gè)優(yōu)雅的實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于移動(dòng)語(yǔ)義來(lái)說(shuō)，我覺(jué)得這已經(jīng)是小問(wèn)題了。這部分不再展開了。

本文轉(zhuǎn)自：看完這個(gè)你還不理解右值引用和移動(dòng)構(gòu)造 你就可以來(lái)咬我（中）_yapian8的專欄-CSDN博客

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的看完这个你还不理解右值引用和移动构造 你就可以来咬我（中）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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