C++11 - 2 - 右值引用与移动构造

前言：

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左值和右值：

定义：

左值：

• 凡是可以被取地址取到的变量，都属于左值：
• 举例：

int a = 1;
int *p = new int{2};
int arr[]{1, 2, 3};

右值：

• 右值分为两类：纯右值 + 将亡值
• 纯右值：
  1. 常量，如"hello" / 101
  2. 表达式，如x+y
  3. 传值函数返回值，如：

int fmin(int x, int y){
	return x<y?x:y;
}

• 将亡值：

  1. 多为局部变量，严格说函数内局部变量

  2. 创建后生命周期将结束的变量

  3. 如：该函数内所有的中间变量，在函数return结束后都将被释放，

     函数调用结束后，无法再取得他们的值或地址

int midfind(int l, int r, int &arr[], int target){
	int i = l, j = r;
	while(i < j){
		int mid = (i + j)>>1;
		if(arr[mid] > target)	r=mid-1;
		else i = mid;
	}
	return i;
}

• 右值特点即是无法被取到地址

  其实常量也可以被视作是一种将亡值，毕竟只用到了赋值的一瞬间

自己引用：

& 和 &&：

• 我们原本使用的引用基本都属于左值引用&，C++11中新增了右值引用&&：
• 左值&引用：

int a = 0;
int &b = a;

• 右值&&引用：

int fmin(int x, int y){
	return x<y?x:y;
}

int &&a = 10;
int &&b = 1+1;
int &&c = fmin(3, 5);

右值引用变量：

• 上述讲解右值引用时的用例中的a b c变量都是可以取得到地址的：

int fmin(int x, int y){
	return x<y?x:y;
}

int &&a = 10;
int &&b = 1+1;
int &&c = fmin(3, 5);

cout<<"&a : "<<&a<<endl;
cout<<"&b : "<<&b<<endl;
cout<<"&c : "<<&c<<endl;

• 说明了右值引用变量本身其实是左值

交叉引用：

左值通过const引用右值：

• C++11未出现前，左值也有引用右值的情况，

  此时需要做变量写权限的缩减，即加关键词const：

int fmin(int x, int y){
	return x<y?x:y;
}

int x = 1, y = 2;
const int &a = 10;
const int &b = x+y;
const int &c = fmin(1, 2);

• 没错，这里的const引用变量也是左值。

右值通过move()引用左值：

• move()：

int x = 10;
int *p = &x;
int &&a = move(x);
int &&b = move(p);
int &&c = move(*p);

移动构造：

• C++11中，将类内默认函数由原本的6个上升到了8个：

直接构造	取地址
析构	const取地址
拷贝构造	移动构造
拷贝赋值	移动赋值

定义：

深浅拷贝：

• 原来我们进行直接构造和拷贝构造时，需要考虑对变量采用深浅拷贝：

class A{
	private:
		int *p;
	public:
		//深拷贝：自己创建空间，仅作值的拷贝
		A(A &a){
			p = new int(*(a.p));
			cout << "深拷贝函数" << endl;
		}
		//浅拷贝：自己不创建空间，直接指向原来地址
		A(A &a){
			p = a.p;
			cout << "浅拷贝函数" << endl;
		}
};

• 图解深浅拷贝区别：
  

右值在拷贝的特殊性：

• 引入了右值（尤其是将亡值）的概念后，
  我们发现对于很多再也不会使用的变量可以直接浅拷贝，
  毕竟将亡值再不会被调用，所以不会造成两个对象/变量被调用的干扰问题

  再进一步，既然将亡值已经开辟好了内存空间，并且赋好了值
  那么我们直接将指针指向这块空间，直接利用这块空间内的数据即可

  这样做存在一个问题：将亡值真死亡之后，其内存空间将被释放
  所以我们再占用将亡值内存空间后，还需要将将亡值指针指向空，让其释放nullptr

• 总结：
  在对右值拷贝时，鉴于右值中资源将要被释放，所以可以采用两步，直接使用右值资源
  1. 直接浅拷贝
  2. 右值指针指向nullptr

移动拷贝/移动赋值：

图示：

• 所谓移动拷贝构造/移动赋值构造，指的是对将亡指中资源的移动：
  

代码：

• 移动构造和赋值的原理类似：基于将亡值进行类内变量构造

class A{
	public:
	/*
		移动拷贝构造：自己不创建空间，直接使用将亡值的地址空间，
		顺便把将亡值的指针指向空，防止地址空间被释放
	*/
		A(A &&a){							//注意对右值的引用采用&&
        	p = a.p;
        	a.p = nullptr;
        	cout << "移动构造函数" << endl;
    	}

	/*
		移动赋值构造：其实就是用operator =重写一下移动拷贝构造
	*/

		void operator=(A &&a){					//注意对右值的引用采用&&
			p = a.p;
			a.p = nullptr;
			cout<<"移动赋值构造"<<endl;
		}
};

编译器对中间变量的优化：

代码举例：

• 有了移动构造的概念，对于将亡值的拷贝，我们不再需要借助中间变量了：

class A{
	private: 
		int* p;
	public:
		A(int x){
			p = new int(x);
		}
};
A func(int x){
	A a(x);
	return a;
}
int main(){
	A b = func(1);						//C++11自带移动拷贝构造和移动赋值构造
	return 0;
}

图示：

• 有无中间变量的拷贝过程区别：