我刚刚听完关于 C++0X 的广播,具体地址在这里:podcast interview with Scott Meyers
里边介绍的新特性我很感兴趣,也很期待 C++ 11 的到来。但对其中的移动语义(move semantics)始终不怎么理解,它到底是什么意思?
(C++ 11 早已发布,我们下面就以 C++ 11 来讲)
理解它很容易,我们举个例子。
我们先来看一个很简单的管理字符串的类,它的成员很简单,只有一个指针。
class string
{
char* data;
public:
string(const char* p)
{
size_t size = std::strlen(p) + 1;
data = new char[size];
std::memcpy(data, p, size);
}
因为我们是自己管理资源,所以上面的类需遵循三法则原则。下面我先实现析构和复制构造函数,赋值操作暂不实现。
~string()
{
delete[] data;
}
string(const string& that)
{
size_t size = std::strlen(that.data) + 1;
data = new char[size];
std::memcpy(data, that.data, size); // copy
}
复制构造函数会进行深复制。
参数 const string&
既可以匹配左值,也可以匹配右值,比如,
string a(x); // Line 1
string b(x + y); // Line 2
string c(some_function_returning_a_string()); // Line 3
我们注意到,只有 Line 1 进行深复制是有必要的,因为 x 是一个左值,执行完下面的语句可能还会再用到 x 变量。但是 Line 2 和 Line 3 不同,它们都是右值,只是临时存在,用完即逝。我们来看看 Line 2 具体是怎么做的。
1. x + y // 调用一次深复制生成一个没有名字的临时变量,需要 O(n) 时间复杂度(为了下面的叙述,姑且叫做 z)
2. string b(z) // 调用一次深复制生成 b,需要 O(n) 时间复杂度
3. // z 脱离作用域,进行一次析构
第二步完全可以不用深复制,我们可以这么做,
b.data = z.data; // 直接将 z 的内存区指向 b,也就是移动(move)
z.data = nullptr; // 这样也可以保证 z 的析构也不会出现问题
这样第二步的时间复杂度就降到了 O(1),这正是移动语义的做法。
我们现在加入移动语义(因为 const string&
无法区分是右值还是左值,所以 C++ 11 特意新加入一个机制用于区分右值,右值引用 &&
),
string(string&& that) // 这个叫做移动构造函数
{
data = that.data;
that.data = nullptr;
}
但有的时候,我们可能仍需要移动(move)左值,比如某个左值你确定接下来的代码不会再用到它了,这个时候 move 它肯定比 copy 来的快,那么怎么做呢?右值引用只能识别右值啊。C++ 11 提供了一个简单的方式,使用头文件 <utility>
中声明的函数 std::move()
即可。
string tmp("github");
string x(std::move(tmp)); // 我可以保证下面的语句不会再用到 tmp 了