[C++11阅读][2-2-3]移动语义和完美转发（下）

移动语义

右值引用与移动构造函数结合，可以起到无拷贝所有权转移的效果。
C++11的标准库中的std::move()，可以将一个左值强制转换为右值，相当于一个static_cast。
move函数的名字有迷惑性，实际上没有move任何东西，move的效果是移动构造/赋值函数做到的。
下面这个例子展示了move的效果，使用std::move使得调用的是移动构造函数而不是复制构造函数；
在移动构造函数里，c的地址的所有权转移了。记得在移动构造函数里把原指针清一下，要不然还有重复释放问题。

#include <iostream>
using namespace std;
class HugeMem
{
public:
    HugeMem(int size): sz(size>0? size : 1)
    {
        c = new int[sz];
    }
    ~HugeMem() {delete [] c;}
    HugeMem(HugeMem && hm): sz(hm.sz), c(hm.c)
    {
        hm.c = nullptr;
    }
    int * c;
    int sz;
};
class Moveable
{
public:
    Moveable():i(new int(3)), h(1024) {}
    ~Moveable() {delete i;}
    Moveable(Moveable && m): i(m.i), h(move(m.h))
    {
        m.i = nullptr;
    }
    int * i;
    HugeMem h;
};
Moveable GetTemp()
{
    Moveable tmp = Moveable();
    cout << hex << "Huge Mem from " << __func__ << " @" << tmp.h.c << endl;
    return tmp;
}
int main()
{
    Moveable a(GetTemp());
    cout << hex << "Huge Mem from " << __func__ << " @" << a.h.c << endl;
}
// g++ -std=c++11 test.cpp -o test -fno-elide-constructors
// Huge Mem from GetTemp @0xc15c40
// Huge Mem from main @0xc15c40

对于上面的例子，如果调用拷贝构造函数，会有指针重复释放问题；
如果在拷贝构造函数里做深度拷贝，又会有拷贝开销。
因此单开一个移动构造函数，去完成移动的语义。
默认的移动构造函数实际上跟默认的拷贝构造函数一样，只做一些按位拷贝的工作；
为了达成移动，必须自定义移动构造函数。
另外，前面某篇也提到了，一旦自定义拷贝构造/赋值函数、移动构造/赋值函数四者之一，另外三个都会自动被delete。

RVO/NRVO

RVO是返回值优化，也称NRVO。我们在上文程序加编译参数-fno-elide-constructors是为了disable掉RVO，要不然编译器默认会做返回值的优化，减少拷贝次数，我们显式的优化就看不到了。
但RVO只能做一部分事情，其余的例如前面的指针移动，我们显式用移动语义完成。

引用折叠与完美转发

通过引用折叠的语法可以完成完美转发。
直观地讲，1+1折叠成1，1+2或2+1折叠成1，2+2折叠成2。

通过引用折叠，无论模板参数是何种类型（左值、右值、左值引用、右值引用），都可以转移给子函数，而不发生编译报错。

template <typename T>
void IamForwording(T && t)
{
    IrunCodeActually(static_cast<T &&>(t));
}
// 可以换成std::forward函数，功能和static_cast<T &&>一样，也和std::move一样
template <typename T>
void IamForwording(T && t)
{
    IrunCodeActually(forward(t));
}

小结

我用了三篇介绍了移动语义相关特性。
左值、右值是C++98就有的概念，C++11中进行了强调，并扩展了右值的范围，引入了右值引用。右值引用是非常重要的类型，大大提高了传递临时量的效率，避免多次拷贝，std::move可以强制转成右值引用。
C++11在拷贝构造函数基础上，增加了以右值引用为参数的移动构造函数。移动构造/赋值只是个框架，我们可以在其中实现所有权转移的效果。
C++11新增了引用折叠的语义，基于此我们可以实现完美转发，为泛型编程增砖添瓦。

最后编辑于：2020.10.27 19:15:24