C++11：移动语义

背景：在程序运行的过程中，会产生大量的临时对象。临时对象只在某一个表达式执行的过程中创建，表达式执行完毕时，临时对象马上就被销毁。其作用是用来进行过渡的，造成了资源拷贝的不必要的浪费。

需求：希望将临时对象直接转移到新对象中

问题：临时对象是右值，只能通过 const 引用来绑定，但const引用同时又可以绑定到左值。C++11之前，当传递参数时，const引用是无法判断传递过来的参数是左值还是右值（所以const引用又称万能引用）。需要在语法层能够唯一确定传递过来的参数是右值。

解决：C++11 右值引用，并增加移动语义函数。

• 左值：可以取地址的表达式，

• 右值：不能取地址的表达式，临时对象、匿名对象、临时变量、字面值常量都是右值

右值引用：只能绑定到右值不能绑定到左值。右值引用有名字的是左值，无名字的是右值。也可以说作为函数返回值的 && 是右值，声明出来的 && 是左值，即引用在等号左边是左值，在右边是右值。

int && ref = 10; //正确
int && ref = a; //error

std::move

添加编译选项: -fno-elide-constructors

唯一功能：强制将左值转换为右值，等同于 static_cast(lvaule)，没有性能上的提升。将左值转换为右值后，左值就不能直接使用了。

std::move()作用于内置类型没有任何作用，内置类型本身是左值还是右值，经过移动后不会改变，对于自定义类型效果不错。

移动语义可以将资源通过浅拷贝方式从一个对象转移到另一个对象，只是转移，没有内存拷贝，这样能够减少不必要的临时对象的创建、拷贝以及销毁。

传递右值，优先调用移动语义的函数，即移动语义函数的执行优先于复制控制语义函数的执行。

移动构造函数

• 浅拷贝
• 转以后将其置为 nullptr

// 移动构造函数：右值引用作为函数参数
// 如果使用右值引用，意味着被修改，因为右值马上就要被销毁
String(String &&rhs)
: _pstr(rhs._pstr) { // 1、浅拷贝
    // 2、转移后，将其设为nullptr
    // 防止临时对象被销毁时，把它所拥有的资源回收了，不能达到转移资源的目的
    rhs._pstr = nullptr;
    cout << "String(String &&)" << endl;
}

移动赋值运算符函数

• 自移动
• 释放左操作数
• 浅拷贝
• 返回 this 指针

// 移动赋值运算符函数
String &operator=(String &&rhs) {
    // rhs绑定的是一个右值，但rhs本身在函数内部是左值（因为其有名字）
    cout << "String &operator=(String &&)" << endl;
    //1、自移动
    if(this != &rhs) {
        //2、释放左操作数
        delete [] _pstr; 
        _pstr = nullptr;
        //3、浅拷贝
        _pstr = rhs._pstr; 
        rhs._pstr = nullptr;
    }
    //4、返回*this
    return *this;
}

实现内置类型 string 类

#include 

#include 
#include 
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;

class String {
public:
	String()
	: _pstr(new char[1]())
	{	cout << "String()" << endl;	}

	
	String(const char * pstr)
	: _pstr(new char[strlen(pstr) + 1]()) {
		strcpy(_pstr, pstr);
		cout << "String(const char*)" << endl;
	}

	// 拷贝构造函数：const万能引用，无法分辨左值和右值
	String(const String & rhs)
	: _pstr(new char[strlen(rhs._pstr) + 1]()) {
		strcpy(_pstr, rhs._pstr);
		cout << "String(const String &)" << endl;
	}
	
    // 赋值运算符函数
	String & operator=(const String & rhs) {
		cout << "String & operator=(const String&)" << endl;	
		if(this != &rhs) {
			delete [] _pstr;
			_pstr = new char[strlen(rhs._pstr) + 1]();
			strcpy(_pstr, rhs._pstr);
		}
		return *this;
	}

	// 移动构造函数
	String(String && rhs)
	: _pstr(rhs._pstr)  {   
		rhs._pstr = nullptr;
		cout << "String(String&&)" << endl;
	}
    
	// 移动赋值运算符函数
	String & operator=(String && rhs) {	
		cout << "String& operator=(String&&)" << endl;
		if(this != &rhs) {
			delete [] _pstr;
			_pstr = rhs._pstr;
			rhs._pstr = nullptr;
		}
		return *this;
	}

	~String() {
		if(_pstr){
			delete [] _pstr;
			_pstr = nullptr;
		}
		cout << "~String()" << endl;
	}

	friend std::ostream & operator<<(std::ostream &os, const String&);
private:
	char * _pstr;
};

std::ostream & operator<<(std::ostream &os, const String& rhs) {
	os << rhs._pstr;
	return os;
}

参数在传递过程中保持其值属性的功能，即在参数传递过程中，左值传递后仍是左值，右值仍是右值，根据参数的类型转发给正确的函数。

就地构造对象，只调用一次构造函数，避免了内存的拷贝和移动。

push_back(); // 两次构造（临时对象创建，容器内部创建），一次析构（临时对象析构）。
emplace_back(); // 一次构造（容器内直接创建）