C++基础面试题 | 什么是C++的移动语义和完美转发？

本文主要是介绍C++基础面试题 | 什么是C++的移动语义和完美转发？，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！

若待上林花似锦，出门俱是看花人。 - 《城东早春》(杨巨源)

2024.8.26

回答重点

移动语义（Move Semantics）和完美转发（Perfect Forwarding）都是C++11 引入的新特性。

移动语义实现了从传统的拷贝资源到转移将亡对象资源，减少了拷贝，提高了效率。
而完美转发实现了一个可以接收任意类型参数的函数，并通过forward将原始的参数类型转发给最匹配的下层函数，最大限度地提高效率。

移动语义（Move Semantics）

移动语义是C++11中引入的一种机制，它允许对象的资源（如内存、文件句柄等）从一个对象转移到另一个对象，而不需要复制资源**(从拷贝构造函数的拷贝资源到移动构造的转移资源)**。它可以避免不必要的复制操作，从而提高程序的效率。

移动语义的核心是两个特殊的成员函数：

移动构造函数：接受一个右值引用作为参数，用于接收一个即将被销毁的对象，从而获取其资源。
移动赋值运算符：同样接受一个右值引用，用于将一个即将被销毁的对象的资源转移给当前对象。

例如，如果你有一个包含动态分配内存的类，你可以这样实现移动构造函数和移动赋值运算符：

class A {
public:A(int size) : size_(size) {data_ = new int[size];}A(){}A(const A& a) {size_ = a.size_;data_ = new int[size_];cout << "copy " << endl;}A(A&& a) {this->data_ = a.data_;a.data_ = nullptr;cout << "move " << endl;}~A() {if (data_ != nullptr) {delete[] data_;}}int *data_;int size_;
};
int main() {A a(10);A b = a;A c = std::move(a); // 调用移动构造函数return 0;
}

如果不使用move实现移动语义，使用将亡值构造新对象时内部的资源没有得到充分利用，拷贝代价极大。

std::vector<string> vecs;
...
std::vector<string> vecm = std::move(vecs); // 免去很多拷贝

完美转发（Perfect Forwarding）

完美转发是模板编程中的一个概念，它允许我们将函数的参数以它们原始的值类别（lvalue或rvalue）传递给另一个函数。这意味着我们可以在模板函数中接收一个参数，然后以它被传递给我们的方式传递给另一个函数，无论它是通过值、引用还是移动语义。

完美转发通常与std::forward一起使用。std::forward是一个函数模板，它接受一个通用引用（也称为转发引用），并将其转发给另一个函数。

例如，一个使用完美转发的模板函数可能看起来像这样：

#include<iostream>
using namespace std;
void PrintV(int &t) { // 接收被转发的左值对象cout << "lvalue" << endl;
}void PrintV(int &&t) { // 接收被转发的右值对象cout << "rvalue" << endl;
}// 定义一个模板函数 能够接收所有类型对象(左值和右值都会被传递至此)
template<typename T>
void Test(T &&t) {PrintV(std::forward<T>(t));// 变量t退化为左值// forward进行完美转发：如果原本的参数是右值，转化为右值传递到下一层// 如果原本的参数是左值，不做操作，正常传递到下一层。 下层函数printV根据参数决定调用的函数
}int main() {Test(1); // rvalueint a = 1;Test(a); // lvalueTest(std::forward<int>(a)); // rvalueTest(std::forward<int &>(a)); // lvalueTest(std::forward<int &&>(a)); // rvaluereturn 0;
}