C++ | 右值引用与std::move()

右值引用

• 左值：可以被取地址的变量或值

• 右值：无法被修改，无法取地址的值。一般为临时变量。

• 左值引用：

  • 常引用，只能指向左值

  • 或者通过 const 的方式指向一个右值

    const int & a = 17;
    

    所以，函数形参定义为const type & var 时，既可以接受变量，也可以接受右值。如std::vector的push_back()：

    void push_back(const type & val);
    

    如果没有const，那v.push_back(17)这样的代码就无法编译通过了。

• 右值引用： 只能指向右值的引用，指向左值则无法通过编译

  • 使用右值引用，本质上将一个右值变成了一个左值：int &&a = 17;

    变量a是一个左值，所以右值引用是一个左值

  • 对于函数形参而言，定义为type && var将只接受为右值的实参。

  为什么会有右值引用的出现呢？

  // 类Obj数据的定义
  class Obj{
      int _size;
      char *_buf;
  };
  

  当我们定义Obj类的构造函数时，如果我们想用对象a来初始化对象b，有时候初始化后我们还想要继续使用对象a，那这时候的构造函数就需要将对象a的数据完全复制给对象b：

  Obj(const Obj &o){
      _size = o._size;
      _buf = new char[_size];
      for(int i=0;i<_size;i++) _buf[i] = o._buf[i];
  }
  

  （这样称为深拷贝。浅拷贝是简单地复制值，包括指针，经过浅拷贝之后的两个指针只是指向了同一个地址；而深拷贝会在堆内存中另外申请空间给新指针或者新引用）

  而有的时候对象a只是一个临时变量（右值），用完即弃。这时候直接将对象a的数据移动给对象b即可：

  Obj(const Obj &o){
      _size = o._size;
      _buf =  o._buf;
      o._buf = nullptr;
  }
  

  （注意到，在移动构造函数中，末尾有o._buf = nullptr。之所以要将被移动数据的对象中的指针/引用置为空指针，原因是避免在对象a和对象b的析构函数中都对该地址进行delete）

  但实际上，以上的移动构造函数是无法实现的，因为const使得传入对象无法被修改。因此，为了实现移动构造函数，C++11引入了右值引用：

  Obj(Obj && o){
      _size = o._size;
      _buf =  o._buf;
      o._buf = nullptr;
  }
  

  这样问题就得到解决了。当构造函数时传入参数为右值时，会调用Obj(Obj && o)；若是左值，则会调用Obj(const Obj & o)。

  此时，又有另外一个问题，如果使用一个对象a是一个对象而非一个临时变量，但我依旧想要使用移动数据的方式来构造函数（对象a在之后不再使用），那该怎么办呢？

  如果依旧使用Obj b(a)来构造，那还是会复制构造。要使用移动构造，就得使用某种方法将对象a变成右值。而函数std::move()就起到这个作用：

  std::move(var) --- 作用是类型转换：接受一个左值作为参数，返回其右值引用

  所以此时使用 Obj b(std::move(a)) ，就用移动构造初始化了对象b

  很多类的成员函数实际上都实现了这两种方法，比如vector的push_back()：

  // std::vector方法定义
  void push_back(const type & value);
  void push_back(type && value);
  
  vector<string> vs;
  string str = "hello world";
  vs.push_back(str);	             // 此时是传入左值，push_back会深拷贝str
  vs.push_back(std::move(str));	 // 此时传入了右值，push_back浅拷贝str作为vs中的元素
  			                     // 同时str被置为空，不能再被使用