LRvalues
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利用右值引用,可以将左值与右值区分开。
右值引用支持移动语义的实现,可以显著提高应用程序的性能。 利用移动语义,您可以编写将资源(如动态分配的内存)从一个对象转移到另一个对象的代码。 移动语义很有效,因为它使资源能够从无法在程序中的其他位置引用的临时对象转移。
若要实现移动语义,您通常可以向您的类提供移动构造函数,也可以提供移动赋值运算符 (operator=
)。 其源是右值的复制和赋值操作随后会自动利用移动语义。 与默认复制构造函数不同,编译器不提供默认移动构造函数。
还可以重载普通函数和运算符以利用移动语义。例如,string
类实现了执行移动语义的操作。
// string_concatenation.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s = string("h") + "e" + "ll" + "o";
cout << s << endl;
}
之前,每个对 operator+
的调用都会分配和返回新的临时 string
对象(右值)。 operator+
不能将一个字符串追加到另一个字符串,因为它不知道源字符串是左值还是右值。 如果两个源字符串都是左值,则它们可能会在程序中的其他位置引用,因此不能修改。 利用右值引用,可以将 operator+
修改为采用右值,而右值不能在程序中的其他位置引用。 因此,operator+
现在可将一个字符串追加到另一个字符串。 这可以显著减少 string
类必须执行的动态内存分配的数量。
若要更好地了解移动语义,请考虑将元素插入 vector
对象的示例。 如果超出 vector
对象的容量,则 vector
对象必须为其元素重新分配内存,然后将所有元素复制到其他内存位置,以便为插入的元素腾出空间。 当插入操作复制某个元素时,它将创建一个新元素,调用复制构造函数以将数据从上一个元素复制到新元素,然后销毁上一个元素。 利用移动语义,您可以直接移动对象而不必执行成本高昂的内存分配和复制操作。
若要在 vector
示例中利用移动语义,则可以编写将数据从一个对象移动到另一个对象的移动构造函数。
完美转发
完美转发可减少对重载函数的需求,并有助于避免转发问题。 当您编写采用引用作为其参数的泛型函数,并且该函数将这些参数传递(或转发)给另一个函数时,将会引发转发问题。 例如,如果泛型函数采用 const T&
类型的参数,则调用的函数无法修改该参数的值。 如果泛型函数采用 T&
类型的参数,则无法使用右值(如临时对象或整数文本)来调用该函数。
通常,若要解决此问题,则必须提供为其每个参数采用 T&
和 const T&
的重载版本的泛型函数。 因此,重载函数的数量将基于参数的数量呈指数方式增加。 利用右值引用,您可以编写一个版本的函数,该函数可接受任意参数并将其转发给另一个函数,就像已直接调用其他函数一样。+
请考虑以下声明了四个类型 W
、X
、Y
和 Z
的示例。 每个类型的构造函数采用 const
和非 const
左值引用的不同组合作为其参数。
struct W
{
W(int&, int&) {}
};
struct X
{
X(const int&, int&) {}
};
struct Y
{
Y(int&, const int&) {}
};
struct Z
{
Z(const int&, const int&) {}
};
假定您要编写生成对象的泛型函数。 以下示例演示了一种编写此函数的方式:
template <typename T, typename A1, typename A2>
T* factory(A1& a1, A2& a2)
{
return new T(a1, a2);
}
以下示例演示了对 factory
函数的有效调用:
int a = 4, b = 5;
W* pw = factory<W>(a, b);
但是,以下示例不包含对 factory
函数的有效调用,因为 factory
采用可修改的左值引用作为其参数,但该函数是使用右值调用的:
Z* pz = factory<Z>(2, 2);
通常,若要解决此问题,您必须为 A&
和 const A&
的参数的每个组合创建一个重载版本的 factory
函数。 利用右值引用,您可以编写一个版本的 factory
函数,如以下示例所示:
template <typename T, typename A1, typename A2>
T* factory(A1&& a1, A2&& a2)
{
return new T(std::forward<A1>(a1), std::forward<A2>(a2));
}
此示例使用右值引用作为 factory
函数的参数。 std::forward 函数的用途是将 factory 函数的参数转发给模板类的构造函数。
以下示例演示了使用修改后的 factory
函数创建 W
、X
、Y
和 Z
类的实例的 main
函数。 修改后的 factory
函数会将其参数(左值和右值)转发给适当的类构造函数。
int main()
{
int a = 4, b = 5;
W* pw = factory<W>(a, b);
X* px = factory<X>(2, b);
Y* py = factory<Y>(a, 2);
Z* pz = factory<Z>(2, 2);
delete pw;
delete px;
delete py;
delete pz;
}
将左值强制转换为右值引用
利用 STL std::move 函数,您可以将某个对象转换对该对象的右值引用。 或者,您也可以使用 static_cast
关键字将左值强制转换为右值引用,如以下示例所示:
// cast-reference.cpp
// Compile with: /EHsc
#include <iostream>
using namespace std;
// A class that contains a memory resource.
class MemoryBlock
{
// TODO: Add resources for the class here.
};
void g(const MemoryBlock&)
{
cout << "In g(const MemoryBlock&)." << endl;
}
void g(MemoryBlock&&)
{
cout << "In g(MemoryBlock&&)." << endl;
}
int main()
{
MemoryBlock block;
g(block);
g(static_cast<MemoryBlock&&>(block));
}
std::move函数可以以非常简单的方式将左值引用转换为右值引用。
std::move是将对象的状态或者所有权从一个对象转移到另一个对象,只是转移,没有内存的搬迁或者内存拷贝。
参考
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