C++11学习总结5——右值引用

右值引用 右值引用的概念

概念解析

• 引用：给内存块取别名，C++11之前只能给左值取别名，C++11之后可以给右值取别名
• 左值（lvalue）：出现在=左边的就是左值
• 右值（rvalue）:出现在=右边的值，常常为 字面常量、表达式、函数的非引用返回值等

注意点：右值引用不能绑定左值

右值举例：

int a = 10;	//a是左值，10为右值
string str = "hello";	//str是左值，字面量“hello”是右值
int func(){
	return 100;		//函数非引用返回值100 为右值
}

右值引用语法:用&&代表右值引用

类型 && 变量名 = 右值;

右值引用语法举例

int && a = 10;
string && b = "hello";	

移动语义

作用：在函数的参数值传递时（值的返回）就会发生拷贝构造、析构函数，这对程序的性能会有很大影响。

移动语义就可以减少此类发生。

有点类似于拷贝文件和剪切文件，剪切文件的效率更高。

移动构造函数

C++11新增的构造函数。

在函数中返回非引用类型变量（比如局部变量），编译器先会调用移动构造，如果程序员没有写移动构造才会第调用拷贝构造

语法

class A{
public:
	A(A && rv){ //移动构造，参数是非const右值引用
        this->xx指针 = rv.xx指针;
        rv.xx指针 = nullptr;
    }	
};

详情解析

移动赋值函数

本质：重载operator=，参数是非const 的右值引用。

返回左引用

语法：

class A{
public:
	A& operator=(A && rv){ //=重载，参数是非const右值引用，返回左引用
        if (&rv == *this){
			return *this;
        }
        this->xx指针 = rv.xx指针;
        rv.xx指针 = nullptr;
        return *this;
    }
};

详情解析

范例

class A
{
public:
	A() :array(new int[3]{ 1, 2, 3 })
	{
	}
	~A()
	{
		cout << "调用析构函数" << endl;
		if (nullptr != array)	//析构的时候，要看看指针是否为空，不为空就要释放
		{
			delete[] array;
		}
	}
	A(A &&a)		//移动构造
	{
		this->array = a.array;
		a.array = nullptr;		//一定要让a的指针为空，注意不是delete!
		//a.array = nullptr;	//如果是delete会导致相同内存重复delete，从而崩溃
		std::cout << "移动构造" << endl;
	}
	A(const A& a)	//拷贝构造
	{
		this->array = new int[3]{ a.array[0],a.array[1],a.array[2] };
		std::cout << "拷贝构造" << endl;
	}
	A& operator=(const A& a)	//等号重载
	{
		std::cout << "等号重载" << endl;
		if (&a == this) {
			return *this;
		}
		this->array = new int[3]{ a.array[0],a.array[1],a.array[2] };

		return *this;
	}
    A& operator=(A&& a)	//	移动赋值函数
	{
		std::cout << "移动赋值函数" << endl;
		if (&a == this) {
			return *this;
		}
		this->array = a.array;
		a.array = nullptr;

		return *this;
	}
	static A returnTemObj()
	{
		A a;
		std::cout << "局部变量a的数组地址为 " << a.array << endl;
		return a;	//只要是return非引用类型变量就会调用移动构造
	}

	int *array{ nullptr };
};


void func1() {
	A a1;
	A a2(a1);
}

void func2() {
	A tem = A::returnTemObj(); //即使没有A tem 只有A::returnTemObj();也会触发移动构造
	cout << "tmp的数组地址为" << tem.array << endl;
}

void func3() {
	A a;
	A b;
	b = a;
}

void func4() {
	A a;
	a = A();	//创建一个临时对象，并且赋值给a对象，这就达成了移动赋值
}

int main()
{
	cout << endl << "========拷贝构造=========" << endl;
	func1();
	cout << endl << "========移动构造=========" << endl;
	func2();
	cout << endl << "========等号重载=========" << endl;
	func3();
	cout << endl << "========移动赋值=========" << endl;
	func4();
	return 0;
}

执行结果

========拷贝构造=========
拷贝构造
调用析构函数
调用析构函数

========移动构造=========
局部变量a的数组地址为 012E03E0
移动构造
调用析构函数
tmp的数组地址为012E03E0
调用析构函数

========等号重载=========
等号重载
调用析构函数
调用析构函数

========移动赋值=========
等号重载
调用析构函数
调用析构函数

解析移动构造

在上面例子中的func2调用了步骤如下

1. 调用类的static A returnTemObj() 函数
2. 程序进入returnTemObj函数
   1. 创建局部变量a
   2. return a;（因为class A写了移动构造，所以优先执行A的移动构造，而不是执行A的拷贝构造）
   3. a作为右值进入class A的移动构造中（return 非引用的对象，那么这个对象就属于右值）
      1. 将右值a 的array指针赋值给临时对象的array
      2. 将右值a 的array置空
   4. delete 局部变量a。
      

      (假设在移动构造中右值a 的array没有置空，那么此处会delete1次array)

3. 给临时对象命名为tmp
4. returnTemObj函数结束，delete tmp

对比拷贝函数func1的差异：

对比项目	func1（拷贝构造）	func2（移动构造）
触发时机	1、拷贝构造时 2、没有移动构造时的return非引用的对象	return 非引用的对象时
入参对比	const A&obj const修饰的左值引用	A&& obj 无const修饰的右值引用
处理类中指针	this->xx指针需要重新new， 并且要把obj.xx指针中所指的数据拷贝到this->xx指针中	this->xx指针直接赋值obj.xx指针
是否需要修改obj	不需要	需要将obj中的指针置空 （不是delete）

解析移动赋值函数

在上面例子中的func4调用了步骤如下

1. 创建一个class A类型的对象a
2. 创建一个class A类型的临时对象
3. 将临时对象（右值）赋值给a
4. 触发移动赋值函数，程序进入移动赋值函数体内
   1. 将临时变量的array赋值给a的array
   2. 将临时变量 的array置空
5. 移动赋值函数结束，临时对象失效被delete
6. func4函数体结束，a被delete

对比等号重载func3的差异：

对比项目	func3（传统的=运算符重载）	func4（移动赋值=运算符重载）
入参对比	const A&obj const修饰的左值引用	A&& obj 无const修饰的右值引用
处理类中指针	this->xx指针需要重新new， 并且要把obj.xx指针中所指的数据拷贝到this->xx指针中	this->xx指针直接赋值obj.xx指针
是否需要修改obj	不需要	需要将obj中的指针置空 （不是delete）
返回的数据类型	A& （左引用）	A& （左引用）

std::move 左值变右值

作用：

• C++11中右值引用不能绑定左值。
  

  但是使用move就可以将左值转成右值。
  

• 右值才能使用移动构造和移动赋值函数，如果左值想要执行移动赋值就需要先转成右值

语法：对于普通左值变量 转 右值变量

int a = 10;
int && b = std::move(a);

std::forward完美转发

可以将参数原封不动的传给另外一个函数。

语法

forward<T>(变量)

举例

void forward1(int && obj){
    cout << "obj为右值 "<<endl;
}

void forward1(int & obj){
    cout << "obj为左值 "<<endl;
}

void func7(){
    int a = 10;
    int &&b = 20;
    forward1(12);   //obj为右值
    forward1(a);    //obj为左值
    forward1(b);    //obj为左值
    forward1(forward<int>(b));//obj为右值
}