【C++ | 移动构造函数】一文了解C++11的移动构造函数

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⏰发布时间⏰：2024-06-12 23:36:22

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🎄一、概述

移动构造函数、移动赋值函数都是C++11增加的，了解这两个函数之前需要先弄清楚 移动语义 和 右值引用。

✨1.1 移动语义

移动语义是C++11才实现的，它的意义是对于一些即将被销毁的对象，可以不复制它，而是窃取它的资源，以此来减少一次复制，达到大幅度提升性能的效果。

在C++11标准之前，没有直接的方法移动对象，即使某些情况不需要拷贝对象，也不得不拷贝。例如，函数返回非引用的返回值时，会先构造一个临时对象作为返回值，函数调用时将该临时对象赋值给接收对象，调用结束后会销毁该临时对象。这里的临时对象是肯定会被销毁的，如果能够将临时对象的资源直接移交给接收对象，那么就可以减少一次拷贝。旧标准则只能拷贝，然后再销毁临时对象的资源。
在这里插入图片描述
C++11支持将即将被销毁的对象移动到接收对象，而不是复制。如下图，临时对象的资源被移动到接收对象，减少一次复制。

下面代码演示了复制的过程，等学习了下面的移动构造函数就可以编写移动的代码了。

// g++ 11_Copy_Constructor_Date.cpp
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>using namespace std;#define MAX_NEW_MEM		(64*1000*1000)class CDate
{
public:CDate(int year, int mon, int day);	// 构造函数声明CDate(const CDate& date);			// 拷贝构造函数声明~CDate();							// 析构函数声明CDate operator+(int day);			// 加号运算符声明void show(){cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << ", this=" << this << endl;//cout << "Date: " << str << endl;}private:int m_year;int m_mon;int m_day;char *str;
};// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day)
{m_year = year;m_mon = mon;m_day = day;str = new char[MAX_NEW_MEM];sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", year,mon,day);cout << "Calling Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}// 拷贝构造函数定义
CDate::CDate(const CDate& date)
{m_year = date.m_year;m_mon = date.m_mon;m_day = date.m_day;str = new char[MAX_NEW_MEM];memcpy(str, date.str, MAX_NEW_MEM);cout << "Calling Copy Constructor" << ", this=" << this << ", Copy Data" <<endl;
}// 析构函数定义
CDate::~CDate()
{cout << "Calling Destructor" << ", this=" << this <<endl;delete [] str;
}CDate CDate::operator+(int day)
{CDate temp = *this;temp.m_day += day;cout << "Calling operator+" << ", this=" << &temp << endl;return temp;
}int main()
{CDate date(2024,06,07);cout << endl;CDate date1 = std::move(date+1);// std::move 强制将 date+1 的求值结果转为右值date1.show();cout << endl;return 0;
}

运行结果如下：
1、std::move 强制将 date+1 的求值结果转为右值，避免编译器优化；
2、temp 对象赋值给date1之后，就销毁了，如果可以直接将temp对象的资源给到date1，就可以减少一次复制。
在这里插入图片描述

✨1.2 右值引用

前面介绍了C++11的移动语义，那这个移动语义是怎样实现的呢？

C++11标准引入的一种新的引用类型——右值引用，来实现移动操作。右值引用只能关联到右值，而右值要么是字面值，要么是求值过程中产生的临时对象。右值引用的定义使用了&&，可以参考下面代码：

int &&rri = 13; // 定义了右值引用 rri

上个小节的临时对象只会在程序中很短暂的停留，使用完之后会被立即销毁。C++11标准通过 右值引用 来完全地接管这些临时对象，然后将临时对象的资源移动到接收对象，并且要保证这个临时对象可以被正常销毁。这就是C++11标准实现移动语义的原理。

关于左值、右值、右值引用还有疑惑的，可以参考这篇文章：【C++ | 左值、右值】一文了解C++的左值、右值、左值引用(&)、右值引用(&&)

在这里插入图片描述

🎄二、移动构造函数(move constructor)

移动构造函数(move constructor)，是C++11标准增加的在创建对象时移动旧对象资源的构造函数。

类的移动构造函数原型通常是这样的：类名(类名 &&);。以CDate类为例，其移动构造函数声明如下：

CDate(CDate &&date);

移动构造函数的几个特点：
1、函数名和类名相同，因为它也是构造函数的一种；
2、第一个参数必须是一个自身类类型的右值引用，且其他参数都有默认值。
3、第一个参数不能声明为 const 右值引用的原因是该引用在函数内会被修改(移动资源)。
4、移动构造函数执行后，需要保证右值引用的对象能够被正常销毁。

下面看看怎样声明定义自己的移动构造函数：

CDate::CDate(CDate&& date)
{m_year = date.m_year;m_mon = date.m_mon;m_day = date.m_day;str = date.str;date.str = NULL;cout << "Calling Move Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}

移动构造函数解析：

1、处理普通数据成员，直接使用旧对象的进行赋值；
2、处理指向堆内存的指针，直接堆内存地址给新对象的指针，旧对象指针指向NULL。
语句str = date.str;将旧对象的str直接给到正在创建的对象，而不重新new、复制。
语句date.str = NULL;将旧对象的str赋值为NULL，保证其可以被正常销毁，delete NULL;、delete[] NULL不会造成任何问题。

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