这篇文章要介绍的内容和标题一致, 关于 C++ 11 中的这几个特性网上介绍的文章很多, 看了一些之后想把几个比较关键的点总结记录一下, 文章比较长给出了很多代码示例, 都是编译运行测试过的, 希望能用这些帮助理解 C++ 11 中这些比较重要的特性
关于左值和右值的定义
左值和右值在 C 中就存在, 不过存在感不高, 在 C++ 尤其是 C++11 中这两个概念比较重要, 左值就是有名字的变量(对象), 可以被赋值, 可以在多条语句中使用, 而右值呢, 就是临时变量(对象), 没有名字, 只能在一条语句中出现, 不能被赋值
在 C++11 之前, 右值是不能被引用的, 最大限度就是用常量引用绑定一个右值, 如 :
const int& i = 3;
在这种情况下, 右值不能被修改的但是实际上右值是可以被修改的, 如 :
T().set().get();
T 是一个类, set 是一个函数为 T 中的一个变量赋值, get 用来取出这个变量的值在这句中, T() 生成一个临时对象, 就是右值, set() 修改了变量的值, 也就修改了这个右值
既然右值可以被修改, 那么就可以实现右值引用右值引用能够方便地解决实际工程中的问题, 实现非常有吸引力的解决方案
右值引用
左值的声明符号为 &, 为了和左值区分, 右值的声明符号为 &&
给出一个实例程序如下
- #include <iostream>
- void process_value(int& i)
- {
- std::cout << "LValue processed:" << i << std::endl;
- }
- void process_value(int&& i)
- {
- std::cout << "RValue processed:" << i << std::endl;
- }
- int main()
- {
- int a = 0;
- process_value(a);
- process_value(1);
- }
结果如下
- wxl@dev:~$ g++ -std=c++11 test.cpp
- wxl@dev:~$ ./a.out
- LValue processed: 0
- RValue processed: 1
Process_value 函数被重载, 分别接受左值和右值由输出结果可以看出, 临时对象是作为右值处理的
下面涉及到一个问题:
x 的类型是右值引用, 指向一个右值, 但 x 本身是左值还是右值呢? C++11 对此做出了区分:
Things that are declared as rvalue reference can be lvalues or rvalues. The distinguishing criterion is: if it has a name, then it is an lvalue. Otherwise, it is an rvalue.
对上面的程序稍作修改就可以印证这个说法
- #include <iostream>
- void process_value(int& i)
- {
- std::cout << "LValue processed:" << i << std::endl;
- }
- void process_value(int&& i)
- {
- std::cout << "RValue processed:" << std::endl;
- }
- int main()
- {
- int a = 0;
- process_value(a);
- int&& x = 3;
- process_value(x);
- }
- wxl@dev:~$ g++ -std=c++11 test.cpp
- wxl@dev:~$ ./a.out
- LValue processed: 0
- LValue processed: 3
x 是一个右值引用, 指向一个右值 3, 但是由于 x 是有名字的, 所以 x 在这里被视为一个左值, 所以在函数重载的时候选择为第一个函数
右值引用的意义
直观意义: 为临时变量续命, 也就是为右值续命, 因为右值在表达式结束后就消亡了, 如果想继续使用右值, 那就会动用昂贵的拷贝构造函数(关于这部分, 推荐一本书深入理解 C++11)
右值引用是用来支持转移语义的转移语义可以将资源 ( 堆, 系统对象等 ) 从一个对象转移到另一个对象, 这样能够减少不必要的临时对象的创建拷贝以及销毁, 能够大幅度提高 C++ 应用程序的性能临时对象的维护 ( 创建和销毁 ) 对性能有严重影响
转移语义是和拷贝语义相对的, 可以类比文件的剪切与拷贝, 当我们将文件从一个目录拷贝到另一个目录时, 速度比剪切慢很多
通过转移语义, 临时对象中的资源能够转移其它的对象里
在现有的 C++ 机制中, 我们可以定义拷贝构造函数和赋值函数要实现转移语义, 需要定义转移构造函数, 还可以定义转移赋值操作符对于右值的拷贝和赋值会调用转移构造函数和转移赋值操作符如果转移构造函数和转移拷贝操作符没有定义, 那么就遵循现有的机制, 拷贝构造函数和赋值操作符会被调用
普通的函数和操作符也可以利用右值引用操作符实现转移语义
转移语义以及转移构造函数和转移复制运算符
以一个简单的 string 类为示例, 实现拷贝构造函数和拷贝赋值操作符
- class MyString {
- private: char * _data;
- size_t _len;
- void _init_data(const char * s) {
- _data = new char[_len + 1];
- memcpy(_data, s, _len);
- _data[_len] = \0;
- }
- public: MyString() {
- _data = NULL;
- _len = 0;
- }
- MyString(const char * p) {
- _len = strlen(p);
- _init_data(p);
- }
- MyString(const MyString & str) {
- _len = str._len;
- _init_data(str._data);
- std: :cout << "Copy Constructor is called! source:" << str._data << std: :endl;
- }
- MyString & operator = (const MyString & str) {
- if (this != &str) {
- _len = str._len;
- _init_data(str._data);
- }
- std: :cout << "Copy Assignment is called! source:" << str._data << std: :endl;
- return * this;
- }
- virtual~MyString() {
- if (_data) free(_data);
- }
- };
- int main() {
- MyString a;
- a = MyString("Hello");
- std: :vector < MyString > vec;
- vec.push_back(MyString("World"));
- }
- Copy Assignment is called ! source: Hello Copy Constructor is called ! source: World
这个 string 类已经基本满足我们演示的需要在 main 函数中, 实现了调用拷贝构造函数的操作和拷贝赋值操作符的操作 MyString(Hello) 和 MyString(World) 都是临时对象, 也就是右值虽然它们是临时的, 但程序仍然调用了拷贝构造和拷贝赋值, 造成了没有意义的资源申请和释放的操作如果能够直接使用临时对象已经申请的资源, 既能节省资源, 有能节省资源申请和释放的时间这正是定义转移语义的目的
我们先定义转移构造函数
- MyString(MyString && str) {
- std: :cout << "Move Constructor is called! source:" << str._data << std: :endl;
- _len = str._len;
- _data = str._data;
- str._len = 0;
- str._data = NULL;
- }
有下面几点需要对照代码注意:
参数 (右值) 的符号必须是右值引用符号, 即 &&
参数 (右值) 不可以是常量, 因为我们需要修改右值
参数 (右值) 的资源链接和标记必须修改否则, 右值的析构函数就会释放资源转移到新对象的资源也就无效了
现在我们定义转移赋值操作符
- MyString & operator = (MyString && str) {
- std: :cout << "Move Assignment is called! source:" << str._data << std: :endl;
- if (this != &str) {
- _len = str._len;
- _data = str._data;
- str._len = 0;
- str._data = NULL;
- }
- return * this;
- }
这里需要注意的问题和转移构造函数是一样的
增加了转移构造函数和转移复制操作符后, 我们的程序运行结果为 :
由此看出, 编译器区分了左值和右值, 对右值调用了转移构造函数和转移赋值操作符节省了资源, 提高了程序运行的效率
有了右值引用和转移语义, 我们在设计和实现类时, 对于需要动态申请大量资源的类, 应该设计转移构造函数和转移赋值函数, 以提高应用程序的效率
关于 std::move()和 std::forward 再次推荐一本书: effective modern C++
英文版的, 这里有篇关于其中 item25 的翻译不错
请看这里
但是这几点总结的不错
std::move 执行一个无条件的转化到右值它本身并不移动任何东西;
std::forward 把其参数转换为右值, 仅仅在那个参数被绑定到一个右值时;
std::move 和 std::forward 在运行时 (runtime) 都不做任何事
来源: http://www.bubuko.com/infodetail-2493613.html