右值引用与移动构造函数的一点理解

说明：右值引用是c++11中的新特性，本来c++中是有一个左值引用的，引入右值引用后，多了很多概念，再看prime的时候，就觉得似乎让c++更繁琐了。偶然在知乎上看到这个话题，于是有了一点理解，遂记录于此。知乎链接

大象与冰箱

我们还是从大象与冰箱的故事说起。大象装入冰箱是一个很麻烦的过程，因为大象很大，假设可以装入冰箱。那么如何把大象装入另外一个冰箱。

c++有2种方案：

我们先利用量子技术分析冰箱A中大象的构造信息，然后在冰箱B利用量子技术利用碳，氢，氧、氮、……等元素合称，如果你愿意还可以利用量子技术将冰箱A中的大象瞬间湮灭。

我们直接把冰箱A砸掉，然后再原地套上一个冰箱B（假设冰箱可以拼装），显然冰箱A不存在了。

上图：

方案一



方案二：

代码角度分析

先看一段代码：

我们定义一个int形数组类vector，数据成员包括数组的长度size，以及数组的首地址pdata，还有一些相关的函数。

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
//类的定义
class vector
{
public:
vector() :size(0), pdata(nullptr) {}//默认构造函数
vector(size_t len, int value) : size(len)//带参数的构造函数
{
pdata = new int[len];
memset(pdata, value, sizeof(int)*len);
}
vector(const vector&);//拷贝构造函数
vector(vector&& v);//移动构造函数
void print()//打印数组
{
for (size_t i = 0; i < size; i++)
cout << *(pdata + i) << "  ";
}
~vector()//析构函数
{
cout << "deconstruction function called!" << endl;
}
private:
size_t size;    //数组长度
int *pdata;   //首地址
};

vector::vector(const vector& v)
{
size = v.size;
delete[] pdata;
pdata = new int[size];
memcpy(pdata, v.pdata, sizeof(int)*size);
cout << "copy construct fuction called!" << endl;
}

vector::vector(vector&& v) :size(v.size), pdata(v.pdata)
{
v.pdata = nullptr;
v.size = 0;
cout << "Move construct function called!" << endl;
}

int main()
{
vector  v1(500000, 0);
//v1.print();
vector v2(v1);
//v1.print();
//v2.print();
return 0;
}

代码很简单，一个类，主要看移动构造函数和拷贝构造函数，为了体现区别，我们特意在构造的时候申请500000个的大小。

运行上面的代码，会调用拷贝构造函数，虽然我们也编写了移动构造函数，但是，处于函数匹配的原则，

v2(v1)

中的参数v1是左值，所以会采用拷贝构造函数，拷贝构造函数调用后，原对象v1依然存在。

为了调用移动构造函数，我们需要传递一个与原型匹配的右值参数，而标准库中提供了一个左值转右值的函数

std::move()

,所以我们将刚才的语句重写为：

vector v2(move(v1));

那么就会调用移动构造函数。

好处是什么呢？

我们可以回想之前大象装冰箱的例子，方案一就是对于拷贝构造函数，我们进行深拷贝，获得的是大象的构造信息，然后自己造一个大象，这个过程有时候会很麻烦，因为实际使用中，我们需要拷贝的也许不是一头大象，而是整个动物园。然而在C++11以前，基本上都是这么干的。小孩子都知道，需要一个玩具车，不是先去分析玩具车，然后造出来，而是直接把喜欢的那个买回来，也就是商店的那个玩具车直接变到我家里来。同样，移动构造函数也是类似，假如我不需要原来的数据保存，我只需要这个数据，为什么一定要构造一个副本，而不是直接拿过来呢？这样岂不是会省事很多？

也就是说，移动构造函数是反客为主，直接掌管原数据的所有权，并将原来的拥有者销毁掉。这样避免数据的复制，所以效率会提高。

分两次运行上面的代码，我们利用vs自带的性能分析工具来分析一下：

首先是拷贝构造函数：



然后是移动构造函数：



我们只需要关注main下面的数据，对比分析发现在拷贝构造函数中，主要是拷贝构造函数和析构函数，因为是深拷贝，所以需要释放v1，v2所包含的内存空间，而且在调用拷贝构造函数时也需要开辟一块较大的内存空间。而在移动构造函数版本中，主要是构造函数和移动构造函数操作，外部代码所占比例相对于拷贝构造函数来说有所上升，说明移动构造函数较为高效，所需cpu资源较少。

关于性能分析，可能解释不一定准确。若有错误，欢迎指出。