025 - 什么是移动语义.md

https://stackoverflow.com/questions/3106110/what-is-move-semantics

问题

我刚刚听完关于 C++0X 的广播，具体地址在这里：podcast interview with Scott Meyers

里边介绍的新特性我很感兴趣，也很期待 C++ 11 的到来。但对其中的移动语义（move semantics）始终不怎么理解，它到底是什么意思？

回答

（C++ 11 早已发布，我们下面就以 C++ 11 来讲）

理解它很容易，我们举个例子。

我们先来看一个很简单的管理字符串的类，它的成员很简单，只有一个指针。

class string
{
    char* data;

public:

    string(const char* p)
    {
        size_t size = std::strlen(p) + 1;
        data = new char[size];
        std::memcpy(data, p, size);
    }

因为我们是自己管理资源，所以上面的类需遵循三法则原则。下面我先实现析构和复制构造函数，赋值操作暂不实现。

    ~string()
    {
        delete[] data;
    }

    string(const string& that)
    {
        size_t size = std::strlen(that.data) + 1;
        data = new char[size];
        std::memcpy(data, that.data, size); // copy
    }

复制构造函数会进行深复制。

参数 const string& 既可以匹配左值，也可以匹配右值，比如，

string a(x);                                    // Line 1
string b(x + y);                                // Line 2
string c(some_function_returning_a_string());   // Line 3

我们注意到，只有 Line 1 进行深复制是有必要的，因为 x 是一个左值，执行完下面的语句可能还会再用到 x 变量。但是 Line 2 和 Line 3 不同，它们都是右值，只是临时存在，用完即逝。我们来看看 Line 2 具体是怎么做的。

1. x + y       // 调用一次深复制生成一个没有名字的临时变量，需要 O(n) 时间复杂度（为了下面的叙述，姑且叫做 z）
2. string b(z) // 调用一次深复制生成 b，需要 O(n) 时间复杂度
3.             // z 脱离作用域，进行一次析构

第二步完全可以不用深复制，我们可以这么做，

b.data = z.data;  // 直接将 z 的内存区指向 b，也就是移动（move）
z.data = nullptr; // 这样也可以保证 z 的析构也不会出现问题

这样第二步的时间复杂度就降到了 O(1)，这正是移动语义的做法。

我们现在加入移动语义（因为 const string& 无法区分是右值还是左值，所以 C++ 11 特意新加入一个机制用于区分右值，右值引用 &&），

    string(string&& that) // 这个叫做移动构造函数
    {
        data = that.data;
        that.data = nullptr;
    }

但有的时候，我们可能仍需要移动（move）左值，比如某个左值你确定接下来的代码不会再用到它了，这个时候 move 它肯定比 copy 来的快，那么怎么做呢？右值引用只能识别右值啊。C++ 11 提供了一个简单的方式，使用头文件 <utility> 中声明的函数 std::move() 即可。

string tmp("github");
string x(std::move(tmp)); // 我可以保证下面的语句不会再用到 tmp 了