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C11右值引用和移动语义的方法是什么

更新时间：2023-10-09

概述

C++11引入了右值引用和移动语义，这是改进代码性能和资源管理的重要特性。右值引用通过绑定到临时对象或返回右值的函数，解决了copy构造和assignment operator可能引起的额外开销。移动语义则是使用右值引用来实现的，可以将资源从一个对象移动到另一个对象，而无需进行冗余的复制操作。在这篇文章中，我们将深入研究C++11右值引用和移动语义的方法。

右值引用

右值引用是一个在类型声明中加上引用符`&`，并在变量前添加&&的类型。例如

int&& r = 3;

对于右值引用，可以将临时对象或返回右值的函数绑定到右值引用上来，如下所示：

// 临时对象
int&& r1 = 3;
// 返回右值的函数
int&& r2 = get_val();

右值引用的一个在语言层面支持的应用场景是移动语义，它也是为了减少资源管理方面的开销。

移动语义

移动语义可以将一个对象的状态或资源从一个对象转移给另一个对象，这个过程中不需要进行冗余的内存分配和释放。传统上通过copy构造或assignment进行复制操作的时候，这些操作太过于浪费性能。例如，下面的代码中，由于obj1是要放在栈区域的，但是obj1在赋值给obj2之后将会被销毁，如果使用copy构造器的话则需要额外开销一次动态内存分配操作：

MyClass obj1;
MyClass obj2 = obj1;

使用移动语义就可以实现资源的转移，而不需要开销额外的复制操作。移动语义的实现方式是使用右值引用，例如：

// 使用移动语义，将对象的资源从obj1转移到obj2中
MyClass obj1;
MyClass obj2 = std::move(obj1);

std::move()函数用于将一个对象转化为右值，这样就可以使用移动语义了。需要注意的是，在使用std::move()之后，以前绑定到该对象上的右值引用将失去它们所绑定的对象，这是标准行为。

完美转发

完美转发也是C++11新引入的一个特性，它可以把参数在一个函数中按照原本的类型和引用类型转发到另一个函数的参数中去，而不对参数本身进行任何操作。例如

template
void forward(T&& arg) {
    // 该转发函数仅将arg转发到另一个函数中，不对其本身进行任何操作
    other_func(std::forward(arg));
}

具体到移动语义中的应用，完美转发可以让我们实现一个通用的移动构造函数和移动复制构造函数。例如：

class MyClass {
public:
    template
    MyClass(T&& val) : m_ptr(new int(*val)) {
    }

    // 移动构造函数，可以从指针对象或左值对象中构造对象
    MyClass(MyClass&& other) : m_ptr(other.m_ptr) {
        other.m_ptr = nullptr;
    }

    // 移动复制构造函数，可以从指针对象或左值对象中复制出一个新的对象
    MyClass& operator=(MyClass&& other) {
        if (this != &other) {
            delete m_ptr;
            m_ptr = other.m_ptr;
            other.m_ptr = nullptr;
        }
        return *this;
    }

private:
    int* m_ptr;
};

通过使用模板类型的右值引用参数，我们可以实现一个通用的构造函数和移动构造函数，节省了大量的代码量，提高了代码可读性和代码复用率。

总结

本文研究了C++11右值引用和移动语义的用法。右值引用可以绑定到临时对象或返回右值的函数，实现了value-move-and-swap idiom，节省了复制和内存分配的开销。移动语义是使用右值引用实现的，可以将对象的状态或资源从一个对象转移到另一个对象，不需要进行额外的内存分配和释放。完美转发在移动语义中的应用提高了代码复用率和可读性。这些用法的引入大大提高了C++代码的效率和可扩展性。

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