【C++进阶学习】第十一弹——C++11（上）——右值引用和移动语义

int main()
{
 // 右值引用只能右值，不能引用左值。
 int&& r1 = 10;
 
 // error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“int &&”
 // message : 无法将左值绑定到右值引用
 int a = 10;
 int&& r2 = a;
 // 右值引用可以引用move以后的左值
 int&& r3 = std::move(a);
 return 0;
}

三、右值引用的使用

在上面我们也已经讲到了，左值引用及可以引用左值，又可以引用右值，那么C++11为什么还要设计右值引用呢？下面我们来看一下原因。

我们借助string类来讲解

先来看一下下面所出现的所有代码，可以先思考看看思考思考

namespace zda
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
string(const char* str = "")
:_size(strlen(str))
, _capacity(_size)
{
//cout << "string(char* str)" << endl;
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
// s1.swap(s2)
void swap(string& s)
{
::swap(_str, s._str);
::swap(_size, s._size);
::swap(_capacity, s._capacity);
}
// 拷贝构造
string(const string& s)
:_str(nullptr)
{
cout << "string(const string& s) -- 深拷贝" << endl;
string tmp(s._str);
swap(tmp);
}
// 赋值重载
string& operator=(const string& s)
{
cout << "string& operator=(string s) -- 深拷贝" << endl;
string tmp(s);
swap(tmp);
return *this;
}
// 移动构造
string(string&& s)   //右值引用
:_str(nullptr)
, _size(0)
, _capacity(0)
{
cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
}
// 移动赋值
string& operator=(string&& s)    //右值引用
{
cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
return *this;
}
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
char& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1];
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}
void push_back(char ch)
{
if (_size >= _capacity)
{
size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
reserve(newcapacity);
}
_str[_size] = ch;
++_size;
_str[_size] = '\0';
}
//string operator+=(char ch)
string& operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
const char* c_str() const
{
return _str;
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity; // 不包含最后做标识的\0
};
string to_string(int value)
{
bool flag = true;
if (value < 0)
{
flag = false;
value = 0 - value;
}
string str;
while (value > 0)
{
int x = value % 10;
value /= 10;
str += ('0' + x);
}
if (flag == false)
{
str += '-';
}
std::reverse(str.begin(), str.end());
return str;
}
}

左值引用使用场景：

void func1(bit::string s)
{}
void func2(const bit::string& s)
{}
int main()
{
 bit::string s1("hello world");
 // func1和func2的调用我们可以看到左值引用做参数减少了拷贝，提高效率的使用场景和价值
 func1(s1);
 func2(s1);
 // string operator+=(char ch) 传值返回存在深拷贝
 // string& operator+=(char ch) 传左值引用没有拷贝提高了效率
 s1 += '!';
 return 0;
}

左值引用短板：

当函数返回对象为临时变量的时候，左值引用就派不上用场了，就只能传值返回，就需要拷贝至少一次（老一点的编译器为两次）

// 移动构造
string(string&& s)
 :_str(nullptr)
 ,_size(0)
 ,_capacity(0)
{
 cout << "string(string&& s) -- 移动语义" << endl;
 swap(s);
}
int main()
{
 zda::string ret2 = bit::to_string(-1234);
 return 0;
}

当返回值是右值时，因为移动构造并没有开辟空间进行深拷贝，所以效率就会更高

需要注意的是，当拷贝构造和移动构造同时存在时，编译器默认的也会调用移动构造，因为编译器会默认调用效率更高的函数

移动赋值

// 移动赋值
string& operator=(string&& s)
{
cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动语义" << endl;
swap(s);
return *this;
}
int main()
{
 zda::string ret1;
 ret1 = zda::to_string(1234);
 return 0;
}

// 运行结果：
// string(string&& s) -- 移动语义
// string& operator=(string&& s) -- 移动语义

这里运行后发现，调用了一次移动构造和一次移动赋值，因为这里的ret1是一个已经存在的对象，用它来接受函数返回值的时候编译器就无法再优化了，所以会在移动构造后创建一个临时变量，且这个临时变量会被编译器识别为右值，从而调用移动赋值