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[C++知识库][C++] 右值引用相关

学而不思则罔,思而不学则殆。

1. 右值引用

C++98中提出了引用的概念,引用即别名,引用变量与其引用实体公共同一块内存空间,而引用的底层是通过指针来实现的,因此使用引用,可以提高程序的可读性。

为了提高程序运行效率,C++11中引入了右值引用,右值引用也是别名,但其只能对右值引用。

int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int main()
{
	const int&& ra = 10;
	// 引用函数返回值,返回值是一个临时变量,为右值
	int&& rRet = Add(10, 20);
	return 0;
}

C++11对右值进行了严格的区分:

  • C语言中的纯右值。只能放在等号右侧或不能取地址的比如:a+b, 100。
  • 将亡值。比如:表达式的中间结果、函数按照值的方式进行返回。

2. 移动构造

C++11提出了移动语义概念,即:将一个对象中资源移动到另一个对象中的方式,可以有效缓解临时对象内存操作频繁的问题。

在C++11中如果需要实现移动语义,必须使用右值引用。移动构造实现:

String(String&& s)
	: _str(s._str)
{
	s._str = nullptr;
}

在编译器认为此值在创建后生命周期即将结束,即将亡值,C++11认为其为右值,就会采用移动构造,减少拷贝。

注意:

  1. 移动构造函数的参数千万不能设置成const类型的右值引用,因为资源无法转移而导致移动语义失效。
  2. 在C++11中,编译器会为类默认生成一个移动构造,该移动构造为浅拷贝,因此当类中涉及到资源管理时,用户必须显式定义自己的移动构造。

3. 右值引用引用左值

按照语法,右值引用只能引用右值,但右值引用一定不能引用左值吗?因为:有些场景下,可能真的需要用右值去引用左值实现移动语义。当需要用右值引用引用一个左值时,可以通过move函数将左值转化为右
值。C++11中,**std::move()**函数位于头文件中,该函数名字具有迷惑性,它并不搬移任何东西,唯一的功能就是将一个左值强制转化为右值引用,然后实现移动语义。

在使用move()函数后,原空间就会失效,可以理解为将空间转移了。

注意:

  1. 被转化的左值,其生命周期并没有随着左值的转化而改变,即std::move转化的左值变量lvalue不会被销毁。
  2. STL中也有另一个move函数,就是将一个范围中的元素搬移到另一个位置。
int main()
{
	String s1("hello world");
	String s2(move(s1));
	String s3(s2);
	return 0;
}

以上代码是move函数的经典的误用,因为move将s1转化为右值后,在实现s2的拷贝时就会使用移动构造,此时s1的资源就被转移到s2中,s1就成为了无效的字符串。

使用move()的一个例子:

class Person
{
public:
	Person(char* name, char* sex, int age)
		: _name(name)
		, _sex(sex)
		, _age(age)
	{}
	Person(const Person& p)
		: _name(p._name)
		, _sex(p._sex)
		, _age(p._age)
	{}
	Person(Person&& p)
		: _name(move(p._name))
		, _sex(move(p._sex))
		, _age(p._age)
	{}
private:
	char* _name;
	char* _sex;
	int _age;
};

Person GetTempPerson()
{
	Person p("prety", "male", 18);
	return p;
}
int main()
{
	Person p(GetTempPerson());
	return 0;
}

4. 右值引用的作用

C++98中引用作用:因为引用是一个别名,需要用指针操作的地方,可以使用指针来代替,可以提高代码的可读性以及安全性。

C++11中右值引用主要有以下作用:

  1. 实现移动语义(移动构造与移动赋值,减少拷贝)
  2. 给中间临时变量取别名,例如:
int main()
{
	string s1("hello");
	string s2(" world");
	string s3 = s1 + s2; // s3是用s1和s2拼接完成之后的结果拷贝构造的新对象
	stirng&& s4 = s1 + s2; // s4就是s1和s2拼接完成之后结果的别名
	return 0;
}
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