std::move原理实现与用法总结_stdmove原理

  右值引用（及其支持的Move语意和完美转发）是C++0x加入的最重大语言特性之一。从实践角度讲，它能够完美解决C++中长久以来为人所诟病的临时对象效率问题。从语言本身讲，它健全了C++中的引用类型在左值右值方面的缺陷。从库设计者的角度讲，它给库设计者又带来了一把利器。从库使用者的角度讲，不动一兵一卒便可以获得“免费的”效率提升。

一、左值与右值

• 左值：指表达式结束后依然存在的持久对象，可以取地址，具名变量或对象 。

• 右值：表达式结束后就不再存在的临时对象，不可以取地址，没有名字。

int a;
int b;

a = 3;
b = 4;
a = b;
b = a;

// 以下写法不合法。
3 = a;
a + b = 4;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

二、左值引用和右值引用

  引用是C++语法做的优化，引用的本质还是靠指针来实现的。引用相当于变量的别名。引用可以改变指针的指向，还可以改变指针所指向的值。

• 左值引用：type &引用名 = 左值表达式；

• 右值引用：type &&引用名 = 右值表达式；

三、std::move详解

1、std::move简介

  在C++11中，标准库在中提供了一个有用的函数std::move，std::move并不能移动任何东西，它唯一的功能是将一个左值引用强制转化为右值引用，继而可以通过右值引用使用该值，以用于移动语义。从实现上讲，std::move基本等同于一个类型转换：static_cast<T&&>(lvalue);

#include <iostream>
#include <utility>
#include <vector>
#include <string>
int main()
{
    std::string str = "Hello";
    std::vector<std::string> v;
    //调用常规的拷贝构造函数，新建字符数组，拷贝数据
    v.push_back(str);
    std::cout << "After copy, str is \"" << str << "\"\n";
    //调用移动构造函数，掏空str，掏空后，最好不要使用str
    v.push_back(std::move(str));
    std::cout << "After move, str is \"" << str << "\"\n";
    std::cout << "The contents of the vector are \"" << v[0]
                                         << "\", \"" << v[1] << "\"\n";
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

2、std::move详解

  std::move 的函数原型定义：

template <typename T>
typename remove_reference<T>::type&& move(T&& t)
{
	return static_cast<typename remove_reference<T>::type &&>(t);
}
1
2
3
4
5

  首先，函数参数T&&是一个指向模板类型参数的右值引用，通过引用折叠，此参数可以与任何类型的实参匹配（可以传递左值或右值，这是std::move主要使用的两种场景)。关于引用折叠如下：

• 所有右值引用折叠到右值引用上仍然是一个右值引用。（A&& && 变成 A&&） 。

• 所有的其他引用类型之间的折叠都将变成左值引用。 （A& & 变成 A&; A& && 变成 A&; A&& & 变成 A&）。

  简单来说，右值经过T&&传递类型保持不变还是右值，而左值经过T&&变为普通的左值引用。

//原始的，最通用的版本
template <typename T> struct remove_reference{
    typedef T type;  //定义T的类型别名为type
};
 
//部分版本特例化，将用于左值引用和右值引用
template <class T> struct remove_reference<T&> //左值引用
{ typedef T type; }
 
template <class T> struct remove_reference<T&&> //右值引用
{ typedef T type; }   
  
//举例如下,下列定义的a、b、c三个变量都是int类型
int i;
remove_refrence<decltype(42)>::type a;             //使用原版本，
remove_refrence<decltype(i)>::type  b;             //左值引用特例版本
remove_refrence<decltype(std::move(i))>::type  b;  //右值引用特例版本 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

  std::move实现，首先，通过右值引用传递模板实现，利用引用折叠原理将右值经过T&&传递类型保持不变还是右值，而左值经过T&&变为普通的左值引用，以保证模板可以传递任意实参，且保持类型不变。然后我们通过static_cast<>进行强制类型转换返回T&&右值引用，而static_cast之所以能使用类型转换，是通过remove_refrence::type模板移除T&&，T&的引用，获取具体类型T（模板偏特化）。

3、std::move的优点

• std::move语句可以将左值变为右值而避免拷贝构造。

• std::move是将对象的状态或者所有权从一个对象转移到另一个对象，只是转移，没有内存的搬迁或者内存拷贝。