C++ 11右值引用
?????? 對左值和右值的一個最常見的誤解是:等號左邊的就是左值,等號右邊的就是右值。左值和右值都是針對表達式而言的,左值是指表達式結束后依然存在的持久對象,右值是指表達式結束時就不再存在的臨時對象。一個區分左值與右值的便捷方法是:看能不能對表達式取地址,如果能,則為左值,否則為右值。下面給出一些例子來進行說明。 int?a?=?10;
?int?b?=?20;
?int?*pFlag?=?&a;
?vector<int>?vctTemp;
?vctTemp.push_back(1);
?string?str1?=?"hello?";
?string?str2?=?"world";
?const?int?&m?=?1;
?????? 請問,a,b, a+b, a++, ++a, pFlag, *pFlag, vctTemp[0], 100, string("hello"), str1, str1+str2, m分別是左值還是右值?
?????????? a和b都是持久對象(可以對其取地址),是左值;
??? ?????? a+b是臨時對象(不可以對其取地址),是右值;
?????????? a++是先取出持久對象a的一份拷貝,再使持久對象a的值加1,最后返回那份拷貝,而那份拷貝是臨時對象(不可以對其取地址),故其是右值;
?????????? ++a則是使持久對象a的值加1,并返回那個持久對象a本身(可以對其取地址),故其是左值;
?????????? pFlag和*pFlag都是持久對象(可以對其取地址),是左值;
?????????? vctTemp[0]調用了重載的[]操作符,而[]操作符返回的是一個int &,為持久對象(可以對其取地址),是左值;
?????????? 100和string("hello")是臨時對象(不可以對其取地址),是右值;
?????????? str1是持久對象(可以對其取地址),是左值;
?????????? str1+str2是調用了+操作符,而+操作符返回的是一個string(不可以對其取地址),故其為右值;
?????????? m是一個常量引用,引用到一個右值,但引用本身是一個持久對象(可以對其取地址),為左值。
????? 區分清楚了左值與右值,我們再來看看左值引用。左值引用根據其修飾符的不同,可以分為非常量左值引用和常量左值引用。
????? 非常量左值引用只能綁定到非常量左值,不能綁定到常量左值、非常量右值和常量右值。如果允許綁定到常量左值和常量右值,則非常量左值引用可以用于修改常量左值和常量右值,這明顯違反了其常量的含義。如果允許綁定到非常量右值,則會導致非常危險的情況出現,因為非常量右值是一個臨時對象,非常量左值引用可能會使用一個已經被銷毀了的臨時對象。
????? 常量左值引用可以綁定到所有類型的值,包括非常量左值、常量左值、非常量右值和常量右值。
????? 可以看出,使用左值引用時,我們無法區分出綁定的是否是非常量右值的情況。那么,為什么要對非常量右值進行區分呢,區分出來了又有什么好處呢?這就牽涉到C++中一個著名的性能問題——拷貝臨時對象??紤]下面的代碼:
{
?vector<int>?vctTemp;
?vctTemp.push_back(90);
?vctTemp.push_back(95);
?return?vctTemp;
}
?????? 當使用vector<int> vctScore = GetAllScores()進行初始化時,實際上調用了三次構造函數。盡管有些編譯器可以采用RVO(Return Value Optimization)來進行優化,但優化工作只在某些特定條件下才能進行??梢钥吹?#xff0c;上面很普通的一個函數調用,由于存在臨時對象的拷貝,導致了額外的兩次拷貝構造函數和析構函數的開銷。當然,我們也可以修改函數的形式為void GetAllScores(vector<int> &vctScore),但這并不一定就是我們需要的形式。另外,考慮下面字符串的連接操作:
string?s1("hello");?string?s?=?s1?+?"a"?+?"b"?+?"c"?+?"d"?+?"e";
?????? 在對s進行初始化時,會產生大量的臨時對象,并涉及到大量字符串的拷貝操作,這顯然會影響程序的效率和性能。怎么解決這個問題呢?如果我們能確定某個值是一個非常量右值(或者是一個以后不會再使用的左值),則我們在進行臨時對象的拷貝時,可以不用拷貝實際的數據,而只是“竊取”指向實際數據的指針(類似于STL中的auto_ptr,會轉移所有權)。C++ 11中引入的右值引用正好可用于標識一個非常量右值。C++ 11中用&表示左值引用,用&&表示右值引用,如:
int?&&a?=?10;??????? 右值引用根據其修飾符的不同,也可以分為非常量右值引用和常量右值引用。
?????? 非常量右值引用只能綁定到非常量右值,不能綁定到非常量左值、常量左值和常量右值(VS2010 beta版中可以綁定到非常量左值和常量左值,但正式版中為了安全起見,已不允許)。如果允許綁定到非常量左值,則可能會錯誤地竊取一個持久對象的數據,而這是非常危險的;如果允許綁定到常量左值和常量右值,則非常量右值引用可以用于修改常量左值和常量右值,這明顯違反了其常量的含義。
?????? 常量右值引用可以綁定到非常量右值和常量右值,不能綁定到非常量左值和常量左值(理由同上)。
?????? 有了右值引用的概念,我們就可以用它來實現下面的CMyString類。
{
public:
????//?構造函數
?CMyString(const?char?*pszSrc?=?NULL)
?{
??cout?<<?"CMyString(const?char?*pszSrc?=?NULL)"?<<?endl;
??if?(pszSrc?==?NULL)
??{
???m_pData?=?new?char[1];
???*m_pData?=?'\0';
??}
??else
??{
???m_pData?=?new?char[strlen(pszSrc)+1];
???strcpy(m_pData,?pszSrc);
??}
?}
????//?拷貝構造函數
?CMyString(const?CMyString?&s)
?{
??cout?<<?"CMyString(const?CMyString?&s)"?<<?endl;
??m_pData?=?new?char[strlen(s.m_pData)+1];
??strcpy(m_pData,?s.m_pData);
?}
????//?move構造函數
?CMyString(CMyString?&&s)
?{
??cout?<<?"CMyString(CMyString?&&s)"?<<?endl;
??m_pData?=?s.m_pData;
??s.m_pData?=?NULL;
?}
????//?析構函數
?~CMyString()
?{
??cout?<<?"~CMyString()"?<<?endl;
??delete?[]?m_pData;
??m_pData?=?NULL;
?}
????//?拷貝賦值函數
?CMyString?&operator?=(const?CMyString?&s)
?{
??cout?<<?"CMyString?&operator?=(const?CMyString?&s)"?<<?endl;
??if?(this?!=?&s)
??{
???delete?[]?m_pData;
???m_pData?=?new?char[strlen(s.m_pData)+1];
???strcpy(m_pData,?s.m_pData);
??}
??return?*this;
?}
????//?move賦值函數
?CMyString?&operator?=(CMyString?&&s)
?{
??cout?<<?"CMyString?&operator?=(CMyString?&&s)"?<<?endl;
??if?(this?!=?&s)
??{
???delete?[]?m_pData;
???m_pData?=?s.m_pData;
???s.m_pData?=?NULL;
??}
??return?*this;
?}
private:
?char?*m_pData;
}; ??????? 可以看到,上面我們添加了move版本的構造函數和賦值函數。那么,添加了move版本后,對類的自動生成規則有什么影響呢?唯一的影響就是,如果提供了move版本的構造函數,則不會生成默認的構造函數。另外,編譯器永遠不會自動生成move版本的構造函數和賦值函數,它們需要你手動顯式地添加。
??????? 當添加了move版本的構造函數和賦值函數的重載形式后,某一個函數調用應當使用哪一個重載版本呢?下面是按照判決的優先級列出的3條規則:
???????????? 1、常量值只能綁定到常量引用上,不能綁定到非常量引用上。
???????????? 2、左值優先綁定到左值引用上,右值優先綁定到右值引用上。
???????????? 3、非常量值優先綁定到非常量引用上。
??????? 當給構造函數或賦值函數傳入一個非常量右值時,依據上面給出的判決規則,可以得出會調用move版本的構造函數或賦值函數。而在move版本的構造函數或賦值函數內部,都是直接“移動”了其內部數據的指針(因為它是非常量右值,是一個臨時對象,移動了其內部數據的指針不會導致任何問題,它馬上就要被銷毀了,我們只是重復利用了其內存),這樣就省去了拷貝數據的大量開銷。
??????? 一個需要注意的地方是,拷貝構造函數可以通過直接調用*this = s來實現,但move構造函數卻不能。這是因為在move構造函數中,s雖然是一個非常量右值引用,但其本身卻是一個左值(是持久對象,可以對其取地址),因此調用*this = s時,會使用拷貝賦值函數而不是move賦值函數,而這已與move構造函數的語義不相符。要使語義正確,我們需要將左值綁定到非常量右值引用上,C++ 11提供了move函數來實現這種轉換,因此我們可以修改為*this = move(s),這樣move構造函數就會調用move賦值函數。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的C++ 11右值引用的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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