（原創）C++11改進我們的程序之move和完美轉發

　　本次要講的是右值引用相關的幾個函數：std::move, std::forward和成員的emplace_back，通過這些函數我們可以避免不必要的拷貝，提高程序性能。move是將對象的狀態或者所有權從一個對象轉移到另一個對象，只是轉移，沒有內存的搬遷或者內存拷貝。如圖所示是深拷貝和move的區別。

　　這種移動語義是很有用的，比如我們一個對象中有一些指針資源或者動態數組，在對象的賦值或者拷貝時就不需要拷貝這些資源了。在c++11之前我們的拷貝構造函數和賦值函數可能要這樣定義：
假設一個A對象內部有一個資源m_ptr;

A& A::operator=(const A& rhs)
{
// 銷毀m_ptr指向的資源
// 復制rhs.m_ptr所指的資源，並使m_ptr指向它
}

同樣A的拷貝構造函數也是這樣。假設我們這樣來用A：

A foo(); // foo是一個返回值為X的函數
A a;
a = foo();

最后一行有如下的操作：

• 銷毀a所持有的資源
• 復制foo返回的臨時對象所擁有的資源
• 銷毀臨時對象，釋放其資源

　　上面的過程是可行的，但是更有效率的辦法是直接交換a和臨時對象中的資源指針，然后讓臨時對象的析構函數去銷毀a原來擁有的資源。換句話說，當賦值操作符的右邊是右值的時候，我們希望賦值操作符被定義成下面這樣：

A& A::operator=(const A&& rhs)
{
// 僅僅轉移資源的所有者，將資源的擁有者改為被賦值者
}

　　這就是所謂的move語義。再看一個例子，假設一個臨時容器很大，賦值給另一個容器。

{
std::list< std::string > tokens;//省略初始化...
std::list< std::string > t = tokens;
}
std::list< std::string > tokens;
std::list< std::string > t = std::move(tokens);

　　如果不用std::move，拷貝的代價很大，性能較低。使用move幾乎沒有任何代價，只是轉換了資源的所有權。如果一個對象內部有較大的對內存或者動態數組時，很有必要寫move語義的拷貝構造函數和賦值函數，避免無謂的深拷貝，以提高性能。

完美轉發

　　在上一篇的博文中我介紹了右值引用，右值引用類型是獨立於值的，一個右值引用參數作為函數的形參，在函數內部再轉發該參數的時候它已經變成一個左值了，並不是它原來的類型了。因此，我們需要一種方法能按照參數原來的類型轉發到另一個函數，這種轉發被稱為完美轉發。所謂完美轉發（perfect forwarding），是指在函數模板中，完全依照模板的參數的類型，將參數傳遞給函數模板中調用的另外一個函數。c++11中提供了這樣的一個函數std::forward，它是為轉發而生的，它會按照參數本來的類型來轉發出去，不管參數類型是T&&這種未定的引用類型還是明確的左值引用或者右值引用。看看這個例子。

template<typename T>
void PrintT(T& t)
{
cout << "lvaue" << endl;
}

template<typename T>
void PrintT(T && t)
{
cout << "rvalue" << endl;
}

template<typename T>
void TestForward(T && v)
{
PrintT(v);
PrintT(std::forward<T>(v));
PrintT(std::move(v));
}

Test()
{
TestForward(1);
int x = 1;
TestForward(x);
TestForward(std::forward<int>(x));
}

　　測試結果：

　　我們來分析一下測試結果：

• TestForward(1);由於1是右值，所以未定的引用類型T && v被一個右值初始化后變成了一個右值引用，但是在TestForward函數體內部，調用PrintT(v);時，v又變成了一個左值，因為它這里已經變成了一個具名的變量，所以它是一個左值，因此第一個PrintT被調用，打印出"lvaue"；PrintT(std::forward<T>(v));由於std::forward會按參數原來的類型轉發，因此，這時它還是一個右值（這里已經發生了類型推導，所以這里的T&&不是一個未定的引用類型，關於這點可以參考我的上一篇講右值引用的博文），所以會調用void PrintT(T &&t)函數。PrintT(std::move(v));是將v變成一個右值引用，雖然它本來也是右值引用，因此它和PrintT(std::forward<T>(v));的輸出結果是一樣的。
• TestForward(x);未定的引用類型T && v被一個左值初始化后變成了一個左值引用，因此在調用PrintT(std::forward<T>(v));它會轉發到void PrintT(T& t);

萬能的函數包裝器

　　右值引用、完美轉發再結合可變模板參數，我們可以寫一個萬能的函數包裝器，它可以接收所有的函數，帶返回值的、不帶返回值的、帶參數的和不帶參數的函數都可以委托這個萬能的函數包裝器執行。看看這個萬能的函數包裝器。

template<class Function, class... Args>
inline auto FuncWrapper(Function && f, Args && ... args) -> decltype(f(std::forward<Args>(args)...))
{
//typedef decltype(f(std::forward<Args>(args)...)) ReturnType;
return f(std::forward<Args>(args)...);
//your code; you can use the above typedef.
}

再看看測試代碼：

void test0()
{
cout << "void" << endl;
}

int test1()
{
return 1;
}

int test2(int x)
{
return x;
}

string test3(string s1, string s2)
{
return s1 + s2;
}

test()
{
FuncWrapper(test0);  //沒有返回值，打印1
FuncWrapper(test1); //返回1
FuncWrapper(test2, 1); //返回1
FuncWrapper(test3, "aa", "bb"); //返回"aabb"
}

成員的emplace_back

　　c++11中大部分容器都加了一個emplace_back成員函數，vector中它的定義是這樣的：

template< class... Args >
void emplace_back( Args&&... args );

　　這里的Args&&是一個未定的引用類型，因此它可以接收左值引用和右值引用，它的內部也是調用了std::forward實現完美轉發的。因此如果我們需要往容器中添加右值、臨時變量時，用emplace_back可以提高性能。

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