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什么是移动语义

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ClearSeve
发布2022-02-10 19:08:50
6580
发布2022-02-10 19:08:50
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文章被收录于专栏:ClearSeve

问题

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?

回答

(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。

代码语言:javascript
复制
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。

代码语言:javascript
复制
    ~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,

代码语言:javascript
复制
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。

代码语言:javascript
复制
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,

代码语言:javascript
复制
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 &&),

代码语言:javascript
复制
    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。

代码语言:javascript
复制
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
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原始发表:2022年1月24日,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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