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c++ 疑难杂症(2) std::move

ztj100 2025-01-21 23:12 14 浏览 0 评论

c++ 疑难杂症(2) std::move

c++中，动不动就看到std::move，是为啥呢，必须地深入学习一下。

0、定义与解释

std::move 是 C++11 标准库中的一个函数，用于将一个左值表达式转换为右值引用。它使得资源可以从一个对象转移到另一个对象，这在实现移动语义和移动构造函数时非常有用。

移动语义 在 C++ 中，资源管理通常是通过拷贝构造函数和拷贝赋值运算符来实现的。但在某些情况下，我们可能希望以更高效的方式转移资源，而不是复制它们。这就是移动语义的用武之地。

std::move 的用途

转换左值到右值：std::move 函数可以将左值表达式转换为右值引用。这在编写接受右值引用的函数或实现移动构造函数时非常有用。
强制类型转换：在某些情况下，你可能需要强制将一个左值转换为右值引用，即使编译器可能不会自动进行这种转换。
优化性能：通过移动语义，可以避免不必要的拷贝操作，从而提高性能。

1、std::move实现

template <class _Ty>
struct remove_reference {
    using type                 = _Ty;
    using _Const_thru_ref_type = const _Ty;
};

template <class _Ty>
struct remove_reference<_Ty&> {
    using type                 = _Ty;
    using _Const_thru_ref_type = const _Ty&;
};

template <class _Ty>
struct remove_reference<_Ty&&> {
    using type                 = _Ty;
    using _Const_thru_ref_type = const _Ty&&;
};

template <class _Ty>
using remove_reference_t = typename remove_reference<_Ty>::type;

template <class _Ty>
[[nodiscard]] constexpr remove_reference_t<_Ty>&& move(_Ty&& _Arg) noexcept {
    return static_cast<remove_reference_t<_Ty>&&>(_Arg);
}

小言解析如下:

这段代码是C++的模板元编程，它定义了一个模板结构remove_reference，该结构用于移除类型_Ty的引用修饰符。C++的类型系统允许对类型进行引用，如int&或int&&，但有时我们需要一个没有引用的版本，这就是这段代码的目的。

具体来说，remove_reference模板有以下几种特化：

对于非引用类型(_Ty)，它直接返回_Ty。
对于左值引用类型(_Ty&)，它返回一个没有引用的类型_Ty。
对于右值引用类型(_Ty&&)，它返回一个没有引用的右值引用类型const _Ty&&。

然后，定义了一个别名模板remove_reference_t，它使用了typename remove_reference<_Ty>::type来获得移除引用后的类型。

最后，定义了一个函数模板move，它接受一个右值引用参数，并返回一个移除引用后的右值引用。这是为了在某些上下文中提供移动语义，例如在完美转发的情况下。

总的来说，这段代码的目的是为了在编译时处理类型，移除其可能存在的引用修饰符，以便在需要原始类型而没有引用的情况下使用。

2、示例

#include<iostream>
#include <vector>
#include <list>
void main() {

    //remove_reference的调用
    int x = 0;
    int& ref_x = x;
    int&& ref_xx = static_cast<int&&>(x);

    int&& y = std::move(x); //remove_reference
    int&& y2 = std::move(ref_x);//remove_reference<_Ty&>
    int&& y3 = std::move(ref_xx);//remove_reference<_Ty&&>


    //移动语义
    //定义Lambda一个接受std::string&& str 右值引用类型
    auto func = [](std::string&& str) {
        std::cout <<"Lambda : " << str << std::endl;
    };

    std::string name("cat");
    //func(name); 出错, 左值需要转成右值
    func(std::move(name));// = func(static_cast<std::string&&>(name));
    if (name.empty()) {
        //name内容已经被移动了
        std::cout << "name empty" << std::endl;
    }

    //移动构造函数
    class A {
        int x = 0;
    public:
        A(int _x) : x(_x) { 
            std::cout << "A() : x=" <<x<<std::endl;
        }
        A(const A& a) {//拷贝构造函数
            x = a.x;
            std::cout << "A(const A& a) : x=" << x << std::endl;
        }
        A(A&& a) noexcept { //移动构造函数
            x = a.x;
            a.x = 0;
            std::cout << "A(A&& a) : x="<< x << std::endl; 
        }
        ~A() { 
            std::cout << "~A() : x="<<x<< std::endl;
        }
    };

    {
        A a(1);//打印输出: A() : x=1
        A b = std::move(a); //打印输出: A(A&& a) : x=1
    }
    
    //与容器结合
    {
        std::cout << "vector" << std::endl;
        std::vector<A> vecDest;
        std::vector<A> vecSrc = { A(1), A(2), A(3) };
        for (auto& elem : vecSrc) {
            vecDest.push_back(std::move(elem));
        }
    }
    
    {
        std::cout << "list" << std::endl;
        std::list<A> lstDest;
        std::list<A> lstSrc = { A(1), A(2), A(3) };
        for (auto& elem : lstSrc) {
            lstDest.emplace_back(std::move(elem));
        }
    }
}

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