第18 章探讨 C++新标准 复习前面介绍过的 C++11 功能,移动语义和右值引用,为何需要移动语义

第18 章探讨 C++新标准 复习前面介绍过的 C++11 功能,移动语义和右值引用,为何需要移动语义

第18 章探讨 C++新标准 复习前面介绍过的 C++11 功能,移动语义和右值引用,为何需要移动语义

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18.2移动语义和右值引用

现在介绍本书前面未讨论的主题。C++11支持移动语义，这就提出了一些问题:什么是移动语义?
C++11如何支持它?为何需要移动语义?下面首先讨论第一个问题。

18.2.1 为何需要移动语义

先来看 C++11之前的复制过程。假设有如下代码:

vector<string> vstr;// build up a vector of 20,000 strings, each of 1000 characters
...
vector<string>vstr copy1(vstr);// make vstr copyl a copy of vstr

vector 和string 类都使用动态内存分配，因此它们必须定义使用某种new版本的复制构造函数。为初始化对象 vstr_copy1，复制构造函数vcctor将使用new给20000个sting对象分配内存，而每个sting对象又将调用 string的复制构造函数，该构造函数使用new为1000个字符分配内存。接下来，全部20000000个字符都将从 vstr控制的内存中复制到 vstrcopy1控制的内存中。这里的工作量很大，但只要妥当就行。但这确实妥当吗?有时候答案是否定的。例如，假设有一个函数，它返回一个 vector对象:

vectorsstring>allcaps(const vectorcstring>&vs)
vector<string> temp;
//code that stores an all-uppercase version of vs in temp
return temp;

接下来，假设以下面这种方式使用它:

vector<string>vstr;
// build up a vector of 20,000 strings, each of 1000 characters

vector<string>vstr copyl(vstr);// #1
vector<string>vstr copy2(allcaps(vstr));// #2

从表面上看，语句#1和#2类似，它们都使用一个现有的对象初始化一个 vcctor对象。如果深入探索这些代码，将发现allcaps()创建了对象temp，该对象管理着20000000个字符:vector和string的复制构造函数创建这 20000000个字符的副本，然后程序删除 allcaps()返回的临时对象(迟钝的编译器甚至可能将temp 复制给一个临时返回对象，删除temp，再删除临时返回对象)。这里的要点是，做了大量的无用功。考虑到临时对象被删除了，如果编译器将对数据的所有权直接转让给vstr_copy2，不是更好吗?也就是说不将20000000个字符复制到新地方，再删除原来的字符，而将字符留在原来的地方，并将vstr_copy2 与之相关联。这类似于在计算机中移动文件的情形:实际文件还留在原来的地方，而只修改记录。这种方法被称为移动语义(movesemantics)。有点悖论的是，移动语义实际上避免了移动原始数据，而只是修改了记录。
要实现移动语义，需要采取某种方式，让编译器知道什么时候需要复制，什么时候不需要。这就是右值引用发挥作用的地方。可定义两个构造函数。其中一个是常规复制构造函数，它使用const左值引用作为参数，这个引用关联到左值实参，如语句#1中的vstr;另一个是移动构造函数，它使用右值引用作为参数，该引用关联到右值实参，如语句#2中acaps(vstr)的返回值。复制构造函数可执行深复制，而移动构造函数只调整记录。在将所有权转移给新对象的过程中，移动构造函数可能修改其实参，这意味着右值引用参数不应是 const。
18.2.2 一个移动示例
下面通过一个示例演示移动语义和右值引用的工作原理。程序清单18.2定义并使用了Useless 类，这个类动态分配内存，并包含常规复制构造函数和移动构造函数，其中移动构造函数使用了移动语义和右值引用。为演示流程，构造函数和析构函数都比较啰嗦，同时Useless 类还使用了一个静态变量来跟踪对象数量。另外，省略了一些重要的方法，如赋值运算符。

程序清单 18.2useless.cpp

// useless.cpp -- an otherwise useless class with move semantics
#include <iostream>
using namespace std;

// interface
class Useless
{
   
private:
    int n;          // number of elements
    char * pc;      // pointer to data
    static int ct;  // number of objects
    void ShowObject() const;
public:
    Useless();