c++ 之 std::move 原理實現與用法總結

轉載自：https://blog.csdn.net/p942005405/article/details/84644069/

　　在C++11中，標准庫在<utility>中提供了一個有用的函數std::move，std::move並不能移動任何東西，它唯一的功能是將一個左值強制轉化為右值引用，繼而可以通過右值引用使用該值，以用於移動語義。從實現上講，std::move基本等同於一個類型轉換：static_cast<T&&>(lvalue);

std::move函數可以以非常簡單的方式將左值引用轉換為右值引用。(左值 右值 引用 左值引用)概念 https://blog.csdn.net/p942005405/article/details/84644101

1. C++ 標准庫使用比如vector::push_back 等這類函數時,會對參數的對象進行復制,連數據也會復制.這就會造成對象內存的額外創建, 本來原意是想把參數push_back進去就行了,通過std::move，可以避免不必要的拷貝操作。
2. std::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所以可以提高利用效率,改善性能.。
3. 對指針類型的標准庫對象並不需要這么做.

用法:

原lvalue值被moved from之后值被轉移,所以為空字符串. 

//摘自https://zh.cppreference.com/w/cpp/utility/move
#include <iostream>
#include <utility>
#include <vector>
#include <string>
int main()
{
    std::string str = "Hello";
    std::vector<std::string> v;
    //調用常規的拷貝構造函數，新建字符數組，拷貝數據
    v.push_back(str);
    std::cout << "After copy, str is \"" << str << "\"\n";
    //調用移動構造函數，掏空str，掏空后，最好不要使用str
    v.push_back(std::move(str));
    std::cout << "After move, str is \"" << str << "\"\n";
    std::cout << "The contents of the vector are \"" << v[0]
                                         << "\", \"" << v[1] << "\"\n";
}

　　輸出:

After copy, str is "Hello"
After move, str is ""
The contents of the vector are "Hello", "Hello"

std::move 的函數原型定義

template <typename T>
typename remove_reference<T>::type&& move(T&& t)
{
    return static_cast<typename remove_reference<T>::type&&>(t);
}

 

原型定義中的原理實現:

 首先，函數參數T&&是一個指向模板類型參數的右值引用，通過引用折疊，此參數可以與任何類型的實參匹配（可以傳遞左值或右值，這是std::move主要使用的兩種場景)。關於引用折疊如下：

      公式一）X& &、X&& &、X& &&都折疊成X&，用於處理左值

string s("hello");
std::move(s) => std::move(string& &&) => 折疊后 std::move(string& )
此時：T的類型為string&
typename remove_reference<T>::type為string 
整個std::move被實例化如下
string&& move(string& t) //t為左值，移動后不能在使用t
{
    //通過static_cast將string&強制轉換為string&&
    return static_cast<string&&>(t); 
}

　　公式二）X&& &&折疊成X&&，用於處理右值

std::move(string("hello")) => std::move(string&&)
//此時：T的類型為string 
//     remove_reference<T>::type為string 
//整個std::move被實例如下
string&& move(string&& t) //t為右值
{
    return static_cast<string&&>(t);  //返回一個右值引用
}

　　簡單來說，右值經過T&&傳遞類型保持不變還是右值，而左值經過T&&變為普通的左值引用.

②對於static_cast<>的使用注意：任何具有明確定義的類型轉換，只要不包含底層const,都可以使用static_cast

double d = 1;
void* p = &d;
double *dp = static_cast<double*> p; //正確
 
const char *cp = "hello";
char *q = static_cast<char*>(cp); //錯誤：static不能去掉const性質
static_cast<string>(cp); //正確 

③對於remove_reference是通過類模板的部分特例化進行實現的，其實現代碼如下

//原始的，最通用的版本
template <typename T> struct remove_reference{
    typedef T type;  //定義T的類型別名為type
};
 
//部分版本特例化，將用於左值引用和右值引用
template <class T> struct remove_reference<T&> //左值引用
{ typedef T type; }
 
template <class T> struct remove_reference<T&&> //右值引用
{ typedef T type; }   
  
//舉例如下,下列定義的a、b、c三個變量都是int類型
int i;
remove_refrence<decltype(42)>::type a;             //使用原版本，
remove_refrence<decltype(i)>::type  b;             //左值引用特例版本
remove_refrence<decltype(std::move(i))>::type  b;  //右值引用特例版本 

總結：

std::move實現，首先，通過右值引用傳遞模板實現，利用引用折疊原理將右值經過T&&傳遞類型保持不變還是右值，而左值經過T&&變為普通的左值引用，以保證模板可以傳遞任意實參，且保持類型不變。然后我們通過static_cast<>進行強制類型轉換返回T&&右值引用，而static_cast<T>之所以能使用類型轉換，是通過remove_refrence<T>::type模板移除T&&，T&的引用，獲取具體類型T。

參考鏈接：

https://blog.csdn.net/fengbingchun/article/details/52558914 

https://blog.csdn.net/cpriluke/article/details/79462388 

https://blog.csdn.net/swartz_lubel/article/details/59620868