【C++】move-forward-白红宇

【C++】move-forward

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发布时间：2019-05-23

本文共 3588 字，大约阅读时间需要 11 分钟。

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对象移动与转发

文章目录

1. 移动

1.1 右值引用

C++11 新标准的一个很重要的特性是可以移动而非拷贝对象的能力。在很多情况下，程序中会发生对象拷贝，但在一些情况下，对象拷贝后就立即被销毁了。在这种情况下，移动而非拷贝对象会有大幅度性能提升。

标准库容器、string 和 shared_ptr 既支持移动也支持拷贝。IO 类和 unique_ptr 类可以移动但不能拷贝。

为了支持移动操作，新标准引入了一种新的引用类型——右值引用（rvalue reference）。所谓右值引用，就是必须绑定到右值的引用。我们通过 && 而非 & 来获得右值引用。

如我们将要看到的，右值引用有一个很重要的性质——只能绑定到一个将要销毁的对象。因此，我们可以自由地将一个右值引用的资源“移动”到另一个对象中。

一般而言，一个左值表达式表示的是一个对象的身份，而一个右值表达式表示的是对象的值。

类似任何引用，一个右值引用也不过是某个对象的另一个名字而已。如我们所知，对于左值引用，我们不能将其绑定到要求转换的表达式、字面常量或是返回右值的表达式。右值引用有着完全相反的绑定特性：我们可以将一个右值应用绑定到这类表达式上，但不能绑定到一个左值上。

int i = 1;int &r1 = i;              // 正确：绑定到左值上int &&rr1 = i;            // 错误：不能绑定到左值上int &r2 = i * 2;          // 错误：不能绑定到右值上int &&rr2 = i * 2;        // 正确：绑定到右值表达式const int &r3 = i * 2;    // 正确：可以将const的引用绑定到右值上

返回左值引用的函数，连同赋值、下标运算、解引用和前置递增/减运算符，都是返回左值的表达式的例子。我们可以将一个左值引用绑定到这类表达式的结果上。

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返回非引用类型的函数，连同算术、关系、位以及后置递增/减运算符，都生成右值。我们不能将一个左值引用绑定到这类表达式上，但我们可以将一个 const 的左值引用或者一个右值引用绑定到这类表达式上。

左值持久，右值短暂

考察左值和右值表达式的列表，两者相互区别之处在于：左值有持久的状态；右值要么为字面常量，要么为表达式求值过程中创建的临时对象。

由于右值只能绑定到临时对象，则：(1) 所引用的对象将要销毁；(2) 该对象没有其他用户。这两个特性意味着，使用右值引用的代码可以自由地接管所引用的对象的资源。

1.2 标准库 move 函数

虽然不能将一个右值引用直接绑定到一个左值上，但我们可以显式地将一个左值转换为对应的右值引用类型。通过一个名为 move 的新标准函数来获得绑定到左值上的右值引用，此函数定义在头文件 utility 中。

int i = 1;int &&rr1 = i;               // 错误int &&rr2 = std::move(i);    // 正确

move 调用告诉编译器：我们有一个左值，但我们希望像一个右值一样处理它。我们必须认识到，调用 move 就意味着承诺：除了对被移动对象进行销毁和赋值操作外，我们将不再使用它。在调用 move 之后，我们不能对被移动对象的值做任何假设。

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我们可以销毁一个被移动对象，也可以对其赋予它新值，但不能使用一个被移动对象的值。

1.3 理解 std::move

由于 move 本质上可以接受任何类型的形参，因此它很顶是一个函数模板。

先来看一下标准库是如何定义 move 函数的：

template
   
    typename remove_reference
    
     ::type&& move(T&& t){
       return static_cast
     
      ::type&&>(t);}

首先，move 的函数参数 T&& 是一个指向模板类型参数的引用。通过引用折叠，此参数可以与任何类型的实参匹配（左值、右值）。

**引用折叠：**所有的引用折叠最终都代表一个引用，要么是左值引用，要么是右值引用。规则就是：如果任一引用为左值引用，则结果为左值引用。否则（即两个都是右值引用），结果为右值引用。（详细解释点我）https://zhuanlan.zhihu.com/p/50816420

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再来看一下 move 是如何工作的。我们用两个例子来介绍：

①

int i = 1;int j = std::move(i);

函数执行过程：

推断出 T 的类型是 int

因此，remove_reference 用 int 进行实例化

remove_reference 的 type 成员是 int

move 的返回类型是 int&&

move 的函数参数类型是 int&&

②

int j = std::move(1);

函数执行过程：

推断出 T 的类型是 int& （若为 int ，则最后便是 int&& ，错误）

因此，remove_reference 用 int& 进行实例化

remove_reference 的 type 成员是 int

move 的返回类型是 int&&

move 的函数参数类型是 int& && ，会折叠为 int&

总而言之，对于 std::move 而言，无论传给它的是左值还是右值，通过之后都变成了右值。

2. 转发

某些函数需要将其一个或多个实参连同类型不变地转发给其他函数。在此情况下，我们需要保持被转发实参的所有性质，包括实参类型、是否是 const 、是左值还是右值。

与前面介绍的相同，通过将一个函数参数定义成一个指向模板类型参数的右值引用，我们可以保持其对应实参的所有类型信息。

2.1 使用 std::forward 保持类信息

forward 的作用：

std::forward 被称为完美转发，它的作用是保持原来的属性不变。也就是说，如果原来的值是左值，经 std::forward 处理后该值还是左值；如果原来的值是右值，经 std::forward 处理后还是右值。

下面我们来看一个例子：

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#include 
   
    template
    
     void print(T& t){
       std::cout << "l-value" << std::endl;}template
     
      void print(T&& t){
       std::cout << "r-value" << std::endl;}template
      
       void TestForward(T&& v){
       print(v);    print(std::move(v));    print(std::forward
       
        (v));}int main(){
       int x = 1;    TestForward(x);        std::cout << "*********" << std::endl;        TestForward(1);        return 0;}/*编译运行：jincheng@haofan$ g++ test.cppjincheng@haofan$ ./a.outl-valuer-valuel-value*********l-valuer-valuer-valuejincheng@haofan$*/