c++右值引用和移動構造是什么

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C++ 右值引用 & 新特性
C++ 11中引入的一個非常重要的概念就是右值引用。理解右值引用是學習“移動語義”（move semantics）的基礎。而要理解右值引用，就必須先區分左值與右值。

對左值和右值的一個最常見的誤解是：等號左邊的就是左值，等號右邊的就是右值。左值和右值都是針對表達式而言的，左值是指表達式結束后依然存在的持久對象，右值是指表達式結束時就不再存在的臨時對象。一個區分左值與右值的便捷方法是：看能不能對表達式取地址，如果能，則為左值，否則為右值。下面給出一些例子來進行說明。

 int a = 10;
 int b = 20;
 int *pFlag = &a;
 vector<int> vctTemp;
 vctTemp.push_back(1);
 string str1 = "hello ";
 string str2 = "world";
 const int &m = 1;
請問，a，b, a+b, a++, ++a, pFlag, *pFlag, vctTemp[0], 100, string("hello"), str1, str1+str2, m分別是左值還是右值？
a和b都是持久對象（可以對其取地址），是左值；
a+b是臨時對象（不可以對其取地址），是右值；
a++是先取出持久對象a的一份拷貝，再使持久對象a的值加1，最后返回那份拷貝，而那份拷貝是臨時對象（不可以對其取地址），故其是右值；
++a則是使持久對象a的值加1，并返回那個持久對象a本身（可以對其取地址），故其是左值；
pFlag和*pFlag都是持久對象（可以對其取地址），是左值；
vctTemp[0]調用了重載的[]操作符，而[]操作符返回的是一個int &，為持久對象（可以對其取地址），是左值；
100和string("hello")是臨時對象（不可以對其取地址），是右值；
str1是持久對象（可以對其取地址），是左值；
str1+str2是調用了+操作符，而+操作符返回的是一個string（不可以對其取地址），故其為右值；
m是一個常量引用，引用到一個右值，但引用本身是一個持久對象（可以對其取地址），為左值。

區分清楚了左值與右值，我們再來看看左值引用。左值引用根據其修飾符的不同，可以分為非常量左值引用和常量左值引用。

非常量左值引用只能綁定到非常量左值，不能綁定到常量左值、非常量右值和常量右值。如果允許綁定到常量左值和常量右值，則非常量左值引用可以用于修改常量左值和常量右值，這明顯違反了其常量的含義。如果允許綁定到非常量右值，則會導致非常危險的情況出現，因為非常量右值是一個臨時對象，非常量左值引用可能會使用一個已經被銷毀了的臨時對象。

常量左值引用可以綁定到所有類型的值，包括非常量左值、常量左值、非常量右值和常量右值。

可以看出，使用左值引用時，我們無法區分出綁定的是否是非常量右值的情況。那么，為什么要對非常量右值進行區分呢，區分出來了又有什么好處呢？這就牽涉到C++中一個著名的性能問題——拷貝臨時對象。考慮下面的代碼：

vector<int> GetAllScores()
{
 vector<int> vctTemp;
 vctTemp.push_back(90);
 vctTemp.push_back(95);
 return vctTemp;
}
當使用vector<int> vctScore = GetAllScores()進行初始化時，實際上調用了三次構造函數(一次是vecTemp的構造，一次是return 臨時對象的構造，一次是vecScore的復制構造)。盡管有些編譯器可以采用RVO（Return Value Optimization）來進行優化，但優化工作只在某些特定條件下才能進行。可以看到，上面很普通的一個函數調用，由于存在臨時對象的拷貝，導致了額外的兩次拷貝構造函數和析構函數的開銷。當然，我們也可以修改函數的形式為void GetAllScores(vector<int> &vctScore)，但這并不一定就是我們需要的形式。另外，考慮下面字符串的連接操作：

 string s1("hello");
 string s = s1 + "a" + "b" + "c" + "d" + "e";
在對s進行初始化時，會產生大量的臨時對象，并涉及到大量字符串的拷貝操作，這顯然會影響程序的效率和性能。怎么解決這個問題呢？如果我們能確定某個值是一個非常量右值（或者是一個以后不會再使用的左值），則我們在進行臨時對象的拷貝時，可以不用拷貝實際的數據，而只是“竊取”指向實際數據的指針（類似于STL中的auto_ptr，會轉移所有權）。C++ 11中引入的右值引用正好可用于標識一個非常量右值。C++ 11中用&表示左值引用，用&&表示右值引用，如：

 int &&a = 10;
右值引用根據其修飾符的不同，也可以分為非常量右值引用和常量右值引用。

非常量右值引用只能綁定到非常量右值，不能綁定到非常量左值、常量左值和常量右值。如果允許綁定到非常量左值，則可能會錯誤地竊取一個持久對象的數據，而這是非常危險的；如果允許綁定到常量左值和常量右值，則非常量右值引用可以用于修改常量左值和常量右值，這明顯違反了其常量的含義。

常量右值引用可以綁定到非常量右值和常量右值，不能綁定到非常量左值和常量左值（理由同上）。

有了右值引用的概念，我們就可以用它來實現下面的CMyString類。

class CMyString
{
public:
    // 構造函數
 CMyString(const char *pszSrc = NULL)
 {
  cout << "CMyString(const char *pszSrc = NULL)" << endl;
  if (pszSrc == NULL)
  {
   m_pData = new char[1];
   *m_pData = '\0';
  }
  else
  {
   m_pData = new char[strlen(pszSrc)+1];
   strcpy(m_pData, pszSrc);
  }
 }
 
    // 拷貝構造函數
 CMyString(const CMyString &s)
 {
  cout << "CMyString(const CMyString &s)" << endl;
  m_pData = new char[strlen(s.m_pData)+1];
  strcpy(m_pData, s.m_pData);
 }
 
    // move構造函數     ----        實質上就是·竊取·臨時對象，注意參數的形式
 CMyString(CMyString &&s)
 {
  cout << "CMyString(CMyString &&s)" << endl;
  m_pData = s.m_pData;
  s.m_pData = NULL;
 }
 
    // 析構函數
 ~CMyString()
 {
  cout << "~CMyString()" << endl;
  delete [] m_pData;
  m_pData = NULL;
 }
 
    // 拷貝賦值函數
 CMyString &operator =(const CMyString &s)
 {
  cout << "CMyString &operator =(const CMyString &s)" << endl;
  if (this != &s)
  {
   delete [] m_pData;
   m_pData = new char[strlen(s.m_pData)+1];
   strcpy(m_pData, s.m_pData);
  }
  return *this;
 }
 
    // move賦值函數
 CMyString &operator =(CMyString &&s)
 {
  cout << "CMyString &operator =(CMyString &&s)" << endl;
  if (this != &s)
  {
   delete [] m_pData;
   m_pData = s.m_pData;
   s.m_pData = NULL;
  }
  return *this;
 }
 
private:
 char *m_pData;
};
可以看到，上面我們添加了move版本的構造函數和賦值函數。那么，添加了move版本后，對類的自動生成規則有什么影響呢？唯一的影響就是，如果提供了move版本的構造函數，則不會生成默認的構造函數。另外，編譯器永遠不會自動生成move版本的構造函數和賦值函數，它們需要你手動顯式地添加。

當添加了move版本的構造函數和賦值函數的重載形式后，某一個函數調用應當使用哪一個重載版本呢？下面是按照判決的優先級列出的3條規則：
1、常量值只能綁定到常量引用上，不能綁定到非常量引用上。
2、左值優先綁定到左值引用上，右值優先綁定到右值引用上。
3、非常量值優先綁定到非常量引用上。

當給構造函數或賦值函數傳入一個非常量右值時，依據上面給出的判決規則，可以得出會調用move版本的構造函數或賦值函數。而在move版本的構造函數或賦值函數內部，都是直接“移動”了其內部數據的指針（因為它是非常量右值，是一個臨時對象，移動了其內部數據的指針不會導致任何問題，它馬上就要被銷毀了，我們只是重復利用了其內存），這樣就省去了拷貝數據的大量開銷。

一個需要注意的地方是，拷貝構造函數可以通過直接調用*this = s來實現，但move構造函數卻不能。這是因為在move構造函數中，s雖然是一個非常量右值引用，但其本身卻是一個左值（是持久對象，可以對其取地址），因此調用*this = s時，會使用拷貝賦值函數而不是move賦值函數，而這已與move構造函數的語義不相符。要使語義正確，我們需要將左值綁定到非常量右值引用上，C++ 11提供了move函數來實現這種轉換，因此我們可以修改為*this = move(s)，這樣move構造函數就會調用move賦值函數。

讀到這里，這篇“c++右值引用和移動構造是什么”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。