为什么会有右值引用?(移动构造、移动赋值)
创始人
2024-05-16 00:07:52
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1、左值引用的缺陷

2、移动构造:解决临时对象的深拷贝

3、拓展:移动赋值 


1、左值引用的缺陷

左值引用作为函数参数传递,减少了参数拷贝;但是作为函数返回值,并不适用于所有场景,比如要返回一个临时对象。

直接返回临时对象的话,此时编译器就会调用拷贝构造,构造一个新的临时对象保存到main函数的栈上,然后销毁原本的临时对象。如果对象中有一个大小为10000的数组,深拷贝对程序运行效率影响较大。

class Point
{
public:Point(int x, int y): _x(x), _y(y) {}Point(const Point& p):_x(p._x), _y(p._y){cout << "Point(Point& p)被调用了 —— 深拷贝" << endl;}Point& operator=(const Point& p){_x = p._x;_y = p._y;}Point getPos() {Point p(_x, _y);        // 创建临时对象return p;               // 返回临时对象}
private:int _x;int _y;
};

2、移动构造:解决临时对象的深拷贝

移动构造是右值引用的应用之一,其本质就是将要返回的临时对象的资源移动到其他地方。下面通过示意图和案例来了解。

(1) 移动构造的本质

移动构造也是构造函数的一种,区别在于,传递的参数必须是右值,即表达式、函数返回值等。其本质是将右值保存的资源,转移到其他临时对象。以上述 getPos 函数为例。

getPos函数返回一个临时对象A,临时对象A出了作用域就被销毁,肯定不能直接返回,所以会先调用移动构造(函数返回值是右值)。

移动构造会将临时对象A的资源转移到新构造的对象B中,然后再销毁临时对象A,这样的话,就减少了深拷贝,提升程序的运行效率。

 

(2) 移动构造具体实现

所谓转移资源,其实就是将临时对象A和临时对象B的资源交换:

  • 临时对象A:传递的右值形参 p
  • 临时对象B:构造的对象 *this
// 移动构造
Point(Point&& p)
{// cout << "Point(Point&& p) 被调用了 —— 资源转移" << endl;this->swap(p);
}// 资源交换
void swap(Point& p)
{std::swap(_x, p._x);std::swap(_y, p._y);
}

(3) 移动构造测试

我们在先前的代码中加入移动构造,然后使用同样的方法测试

class Point
{
public:Point(int x, int y): _x(x), _y(y) {}Point(const Point& p):_x(p._x), _y(p._y){cout << "Point(Point& p)被调用了 —— 深拷贝" << endl;}Point& operator=(const Point& p){_x = p._x;_y = p._y;}// 移动构造Point(Point&& p){cout << "Point(Point&& p) 被调用了 —— 资源转移" << endl;swap(*this, p);}// 交换资源void swap(Point& p){std::swap(_x, p._x);std::swap(_y, p._y);}Point getPos() {Point p(_x, _y);return p;}
private:int _x;int _y;
};

 

3、拓展:移动赋值 

(1) 起因

当我们把一个对象赋给另一个对象的时候,其实就是把一个对象里的内容完全拷贝到另一个对象,这个时候也会发生深拷贝。

Point p(10, 20);
// Point p1 = p;        // 会被编译器优化成调用拷贝构造
Point p1(20, 30);
p1 = p;        // 赋值完毕以后打算舍弃 p

假如我们的目的是,将 p 赋给 p1 以后舍弃对象p,若对象p中包含一个大小为10000的数组,这个时候的深拷贝就比较影响效率了。

(2) 移动赋值

移动赋值借用了移动构造的思路,既然不需要对象p,那就索性将一个对象p的资源转移到对象p1

那么我们就需要新增一个 operator=() 的重载了

Point& operator=(Point&& p)
{// cout << "Point& operator=(Point&& p) 被调用了 —— 移动赋值,资源转移" << endl;this->swap(p);    // swap 函数的定义详见上面的移动构造return *this;
}

 

(3) 移动赋值测试

测试用的代码需要稍微改动一下,移动赋值的形参必须是一个右值,这里我们需要用move函数将对象p 转换成右值。其内部也是以特殊的方式直接返回传入的对象,这样的话返回值就变成了一个临时对象,也就是右值。

int main() {Point p(10, 20);Point p1(20, 30);p1 = move(p);return 0;
}

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