c++中的move函數(shù)詳解

一、move函數(shù)概述

在c++11中新增了一個(gè)move函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)語義（move semantics）的操作。從字面上理解，就是將一個(gè)變量的值“移動(dòng)”到另一個(gè)變量中，而不是通過賦值操作進(jìn)行復(fù)制。move函數(shù)的定義在頭文件utility中。

template
typename remove_reference::type&& move(T&& arg) noexcept;

可以看到，move函數(shù)的參數(shù)是一個(gè)通用引用（universal reference），既可以接受左值類型，也可以接受右值類型。返回值是傳遞進(jìn)來的參數(shù)的右值引用。此外，move函數(shù)還被聲明為noexcept，表示該函數(shù)在任何情況下都不會(huì)拋出異常。

二、move函數(shù)的作用

move函數(shù)最主要的作用是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)語義，避免不必要的復(fù)制操作。在某些情況下，使用copy構(gòu)造函數(shù)或者賦值操作符會(huì)帶來很大的性能開銷，特別是對于大對象或者頻繁進(jìn)行復(fù)制的情況。這時(shí)可以使用move函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對象的從一個(gè)地方到另一個(gè)地方的“移動(dòng)”，避免了不必要的復(fù)制操作。

#include 
#include 
#include 

class BigObject
{
private:
    std::string m_data;
public:
    BigObject(std::string data): m_data(data) {}
    BigObject(const BigObject& rhs): m_data(rhs.m_data) 
    {
        std::cout << "Copy Constructor" << std::endl;
    }
    BigObject(BigObject&& rhs): m_data(std::move(rhs.m_data)) 
    {
        std::cout << "Move Constructor" << std::endl;
    }
};

void foo(BigObject obj)
{
    std::cout << "foo" << std::endl;
}

int main()
{
    BigObject obj1("Hello World!");
    foo(obj1); // 復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
    foo(std::move(obj1)); // 移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)
    return 0;
}

在上面的例子中，我們定義了一個(gè)名為BigObject的類，其中包含復(fù)制構(gòu)造函數(shù)和移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)。在main函數(shù)中，我們先使用obj1調(diào)用foo函數(shù)，會(huì)觸發(fā)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用。然后，我們使用std::move(obj1)調(diào)用foo函數(shù)，會(huì)觸發(fā)移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，這種情況下數(shù)據(jù)被“移動(dòng)”到了新的對象中，避免了不必要的數(shù)據(jù)復(fù)制。需要注意的是，在調(diào)用完std::move后，obj1的狀態(tài)已經(jīng)被移動(dòng)到了新的對象中，其值已經(jīng)不再可用。

三、move函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理

理解move函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理對于使用move函數(shù)非常重要。在c++中，引用分為左值引用和右值引用，其中左值引用是用&符號(hào)修飾的，右值引用是用&&符號(hào)修飾的。

int a = 10;      // a為左值
int& b = a;     // b為左值引用
int&& c = 10;    // c為右值引用

可以看到，右值引用可以綁定到右值，同時(shí)右值引用是可修改的。

int&& d = std::move(c);    // 將右值引用c的值“移動(dòng)”到了d中

move函數(shù)本質(zhì)上就是將傳入的參數(shù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為右值引用類型，然后返回該引用。需要注意的是，move函數(shù)本身并不會(huì)移動(dòng)任何數(shù)據(jù)，它只是告訴編譯器，該對象可以進(jìn)行移動(dòng)操作。

template
typename remove_reference::type&& move(T&& arg) noexcept
{
    using ReturnType = typename remove_reference::type&&;
    return static_cast(arg);
}

在move函數(shù)的實(shí)現(xiàn)中，先使用typename remove_reference::type獲取傳入?yún)?shù)的真實(shí)類型。

template
struct remove_reference
{
    typedef T type;
};

template&lft;class T>
struct remove_reference
{
    typedef T type;
};

這里使用了模板元編程的技巧，實(shí)現(xiàn)了對引用的抽取。

然后使用static_cast(arg)將參數(shù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為右值引用類型，并返回。

四、move函數(shù)的使用建議

move函數(shù)應(yīng)該被廣泛使用，特別是在以下情況下：

需要注意的是，在使用move函數(shù)的過程中需要謹(jǐn)慎，因?yàn)樗哂衅茐男浴Ｒ坏┮粋€(gè)對象被移動(dòng)，原對象的狀態(tài)就不再可用。因此，在使用move函數(shù)時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：

五、總結(jié)

c++11中的move函數(shù)是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)語義的一個(gè)重要工具，可以避免不必要的復(fù)制操作，提高程序執(zhí)行效率。在使用move函數(shù)時(shí)需要注意，因?yàn)樗哂衅茐男?，一旦移?dòng)對象，原對象的狀態(tài)就不再可用。