C++11特性——右值引用与移动构造函数

2024-06-20 10:08

本文主要是介绍C++11特性——右值引用与移动构造函数,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

面试时遇到的问题,之前的了解是浅尝辄止,但合格的程序媛应该不能止于此。

左值引用和右值引用

先理解两个概念:左值和右值。早期C语言给出的定义是:左值是一个表达式,可以出现在=的左边或右边;但右值只能出现在右边。 这个定义太模糊了。到了C++中,可以这么理解:对于一个表达式,凡是对其取地址(&)操作可以成功的都是左值,否则就是右值。 好了,下面我们看几个例子来加深下理解:

int x = 4;
int* p = &x;          //ok, x 是左值int& fun();
fun() = 42; 	     // ok, fun() 是左值
int* p1 = &fun();    // ok, fun() 是左值class A{};
A *a = &A();         //错误,A()是临时变量,是右值

现在来看左值引用和右值引用的概念,在C++11之前,不存在右值引用,因此将左值引用直接称为“引用”。也就是说,我们曾经一直用的int& x = y事实上是对于int类型左值的引用。右值引用 是 C++ 11中引入的新特性 ,可以理解为对右值的引用,我们知道在C++中右值不能被修改。但右值引用的出现,打破了这个限制,它允许我们获取右值的引用,并修改之。

右值引用的形式为:类型 && a= 被引用的对象 ,此外需要注意的是右值引用只能绑定到右值

int && x = 3;        //正确,3是右值int x = 3;
int && y = x;        //错误,x是左值

引用作为函数参数

C++中的(左值)引用可以用作函数的参数,并且也建议尽可能用引用作为函数的参数,主要原因是传引用比传值效率更高。其实不光左值引用可以作为函数参数,在C++中,右值引用也能作为函数参数,下面看两个函数:

void fun1(int & i)    //函数1 ,左值引用作参数
{ cout << "int & " << endl; 
}
void fun2(int && i)  //函数2, 右值引用作参数
{ cout << "int && " << endl; 
}// 对于以下语句的调用及输出如下:
int i = 12;
fun1(i);       //输出 int &
fun2(22);      //输出 int &&

拷贝构造函数的局限性

考虑一个例子,我们定义了一个工厂函数获得Test对象,然后在main()函数中创建了一个Test对象 t ,然后将调用工厂函数获得Test对象初始化 t ,运行程序,看看发生了什么。
在这里插入图片描述在这里插入图片描述
从运行结果来看,这个示例中调用了两次拷贝构造函数构造了两个临时对象,一次是在instance函数返回时,一次在对t的初始化。 其实这两个临时对象并没有什么意义,构造完了马上就析构了。但是就是因为这么两个无用的东西,在拷贝构造函数中执行了不必要的内存拷贝,这里还好,只是拷贝了100个int类型的对象,如果是拷贝100000个甚至更多了,可想而知效率是多么的低了。

移动构造函数

C++是个追求效率的语言,因此绝不容许那么低效的设计出现,有没有可能将 在工厂函数当中所构造对象的成员变量(m_p)所指向的那块内存“偷”过来,而不是重新开辟一块内存,然后再将之前的内容复制过来呢? 这就是移动构造函数设计的思想。

所谓移动构造函数,大家从名字上应该可以猜到:它应该就是一种构造函数,只不过它接受的参数是一个本类对象的右值引用,对于本例,移动构造函数的定义如下:

Test(Test && rhs):m_p(rhs.m_p)
{rhs.m_p = nullptr;
}

可以看到,在移动构造函数的初始化列表中,只做了一个浅拷贝m_p(rhs.m_p),将rhs对象已经申请的内存据为己用,同时将rhs的指针赋值为nullptr。这就避免了拷贝构造函数内存复制导致的效率问题。拷贝构造函数和移动构造函数在实现时其内存的变化如下图所示:
在这里插入图片描述
移动构造函数在用来构造临时变量或者用临时变量来构造对象的时候被调用,比如说,如果上面的例子在类中定义了移动构造函数,那么例中调用拷贝构造函数的那两处地方则应该调用移动构造函数。代码如下:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

std::move

现在我们来看另外一种场景,在下面的情况下,我们知道在Test t2(t1)处会调用拷贝构造函数(t1是左值,因此不会调用移动构造函数),那么有没有一种办法在此处也调用移动构造函数而不是拷贝构造函数呢?

int main() 
{Test t1;// ......Test t2(t1);// ......
}

答案是肯定的,C++11标准中给我们提供了std::move来解决这个问题,如下,只需将Test t2(t1)换成下面的语句即可:

Test t2(std::move(t1));

这个std::move的作用就是将左值转换为右值,以便调用移动构造函数。

这篇关于C++11特性——右值引用与移动构造函数的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1077827

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