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c++的左值(lvalue),右值(rvalue),移動語意(move),完美轉發(forward)

2022-01-17 16:32:10 後端開發

c++的左值(lvalue),右值(rvalue),移動語意(move),完美轉發(forward)

c++的左值,右值 精辟總結

當一個物件被用作右值的時候,使用的是物件的值(內容);當物件被用作左值的時候,用的是物件的身份(在記憶體中的位置)左值右值,完美轉發參考檔案,

左值持久,右值短暫;move:顯示地將一個左值轉換為對應右值的參考型別,還可以獲取系結到左值上的右值參考,int&& rr3 = std::move(rrl); 使用move就意味著除了對rrl賦值或銷毀它外,我們不再使用它,

std::forward()與std::move()相區別的是,move()會無條件的將一個引數轉換成右值,而forward()則會保留引數的左右值型別,可以使用std::forward實作完美轉發

移動語意解決了無用拷貝的問題:移動建構式

右值參考:函式的回傳值

int& 左值參考

int&& 右值參考

c++中無用拷貝的情況

/*類里面 沒有移動建構式
這樣就會使用 copy construct function,會導致大量無用的 memory copy,
*/
class Test {  
public:
    string desc; 
    int * arr{nullptr};
    Test():arr(new int[5000]{1,2,3,4}) { 
        cout << "default constructor" << endl;
    }
    Test(const Test & t) {
        cout << "copy constructor" << endl;
        if (arr == nullptr) arr = new int[5000];
        copy(t.arr,t.arr+5000, arr);
    }
    ~Test(){
        cout << "destructor " << desc << endl;
        delete [] arr;
    }
};

Test createTest() {
    return Test();
}

int main(){

    Test reusable;
    reusable.desc = "reusable";
    Test duplicated(reusable);
    duplicated.desc = "duplicated";

    Test t(createTest());
    t.desc = "t";

    cout<<"end"<<endl;
}

運行結果

default constructor
copy constructor
default constructor
end
destructor t
destructor duplicated
destructor reusable

使用移動語意避免無用的拷貝

/*使用移動 construct function,避免無用的memory copy,
*/

class Test {   
    public:
    string desc;
    int * arr{nullptr};
    Test():arr(new int[5000]{1,2,3,4}) { 
        cout << "__default constructor" << endl;
    }
    Test(const Test & t) {
        cout << "__copy constructor" << endl;
        if (arr == nullptr) arr = new int[5000]; //在這里要將 t.arr 置為空,因為經過move之后,我們認為不在使用這個值了,避免在新的物件中把指標釋放后,原來的物件中存在野指標的現象
        copy(t.arr,t.arr+5000, arr);
    }
    Test(Test && t): arr(t.arr) {
        cout << "__move constructor" << endl;
        t.arr = nullptr;
    }
    ~Test(){
        cout << "..destructor " << desc << endl;
        delete [] arr;
    }
};

Test createTest(string str) {
    Test rt;
    rt.desc = str;
    cout<<"createTest:"<<&rt<<endl;
    return rt;
}

void main(){
    Test reusable;
    reusable.desc = "reusable";
    cout<<"reusable.arr "<<reusable.arr<<endl;
    
    Test duplicated(std::move(reusable));
    duplicated.desc = "duplicated";
    cout<<"reusable.arr "<<reusable.arr<<endl;
    cout<<"duplicated.arr "<<duplicated.arr<<endl;

    cout<<"rvalue--"<<endl;
    Test&& rt1 = createTest("rval");      //使用右值參考接收
    cout<<"rt1.arr "<<rt1.arr<<endl;
    
    cout<<"no rvalue--"<<endl;
    Test rt2 = createTest("normalVal");      //不使用右值參考接收,可以看到這里比使用右值參考接收 多了一次構造和析構(createTest中的臨時物件)
    cout<<"createTest:"<<&rt2<<endl;        //尷尬,其實這里編譯器已經做了優化了,可以看到第地址一樣
    cout<<"rt2.arr "<<rt2.arr<<endl;

    cout<<"end"<<endl;
}

輸出結果

__default constructor
reusable.arr 0x56521b946e70
__move constructor
reusable.arr 0
duplicated.arr 0x56521b946e70
rvalue--
__default constructor
createTest:0x7ffd092ea390
rt1.arr 0x56521b94c0b0
no rvalue--
__default constructor
createTest:0x7ffd092ea3c0
createTest:0x7ffd092ea3c0
rt2.arr 0x56521b950ee0
end
..destructor normalVal
..destructor rval
..destructor duplicated
..destructor reusable

左值參考右值參考

//左值參考和右值參考
void foo(const int & i) { cout << "const int & " << i << endl; }
void foo(int & i) {  cout << "int & " << i << endl; }
void foo(int && i) { cout << "int && " << i << endl; }
void foo(const int && i) { cout << "const int && " << i << endl; }
void main(){
    int i = 2;
    foo(i);
    foo(2);
    foo([]()->const int && {return 2;}());
}

完美轉發

/*在main當中呼叫relay,Test的臨時物件作為一個右值傳入relay,在relay當中又被轉發給了func,那這時候轉發
給func的引數t也應當是一個右值,也就是說,我們希望:當relay的引數是右值的時候,func的引數也是右值;當
relay的引數是左值的時候,func的引數也是左值,
*/
class Test {   
    public:
    int * arr{nullptr};
    Test():arr(new int[5000]{1,2,3,4}) { 
        cout << "default constructor" << endl;
    }
    Test(const Test & t) {
        cout << "copy constructor" << endl;
        if (arr == nullptr) arr = new int[5000];
        copy(t.arr,t.arr+5000, arr);
    }
    Test(Test && t): arr(t.arr) {
        cout << "move constructor" << endl;
        t.arr = nullptr;
    }
    ~Test(){
        cout << "destructor" << endl;
        delete [] arr;
    }
};

template <typename T>
void func(T t) {
    cout << "in func" << endl;
}

template <typename T>
void relay(T&& t) {
    cout << "in relay" << endl;
    func(t);
}
//完美轉發
template <typename T>
void relay1(T&& t) {
    cout << "in relay " << endl;
    func(std::forward<T>(t));
}

void main() {
    // relay(Test());
    // cout<<"end"<<endl;

    relay1(Test());
    cout<<"end"<<endl;

}

更多編程資料見公眾號 xutopia77

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