C++移动语义详细介绍使用

什么是移动语义

C++11引入移动语义的主要目的是为了提高代码的效率。传统的C++使用拷贝构造函数深拷贝的方式实现对象传递，对于大量数据的传递效率非常低下。而移动语义则是通过移动资源的方式来实现对象传递，不需要进行不必要的复制操作，从而提高效率。

C++11中规定，如果一个对象的资源可以被移动，那么这个对象就是可移动的。

如何使用移动语义

使用移动语义需要遵循以下几个步骤：

1. 要让一个类支持移动语义，需要在类中定义移动构造函数和移动赋值运算符。

c++
class A {
public:
A(A&& other) noexcept {
// 移动构造函数
}
A& operator=(A&& other) noexcept {
// 移动赋值运算符
return *this;
}
};
2. 在需要使用移动语义的地方，使用std::move函数将对象进行移动。

c++
A a1;
A a2 = std::move(a1); // 将a1移动到a2中
3. 如果需要在移动后继续使用移动前的对象，需要保证对象具有有效的状态，可以使用swap函数。

c++
A a1;
A a2 = std::move(a1);
a1 = A(); // a1移动后需要重新初始化
std::swap(a1, a2); // 交换a1和a2的内部资源

示例说明

示例一

假设我们有一个Person类，其中包含了一个字符串和一个年龄。

class Person {
public:
    Person(const std::string& name, int age) :
        m_name(name), m_age(age)
    {
    }

    const std::string& getName() const {
        return m_name;
    }

    int getAge() const {
        return m_age;
    }

private:
    std::string m_name;
    int m_age;
};

现在我们想要在函数中传递一个Person对象，但是我们希望避免进行复制操作。

void foo(Person p) {
    // do something
}

int main() {
    Person p("Alice", 21);
    foo(p); // 会发生一次复制操作
    return 0;
}

由于Person类支持移动语义，我们可以使用std::move将对象进行移动，避免进行复制操作。

void foo(Person&& p) {
    // do something
}

int main() {
    Person p("Alice", 21);
    foo(std::move(p)); // 不会进行复制操作
    return 0;
}

示例二

假设我们有一个矩阵类Matrix，其中包含了一个二维数组和该数组的行列数。

class Matrix {
public:
    Matrix(int row, int col) :
        m_row(row), m_col(col)
    {
        m_data = new int[m_row * m_col];
    }

    Matrix(Matrix&& other) noexcept :
        m_data(other.m_data), m_row(other.m_row), m_col(other.m_col)
    {
        other.m_data = nullptr;
    }

    Matrix& operator=(Matrix&& other) noexcept {
        if (this != &other) {
            delete[] m_data;
            m_data = other.m_data;
            m_row = other.m_row;
            m_col = other.m_col;
            other.m_data = nullptr;
        }
        return *this;
    }

    ~Matrix() {
        delete[] m_data;
    }

private:
    int* m_data;
    int m_row;
    int m_col;
};

现在我们想要将Matrix对象从一个容器中移动到另一个容器中，避免进行复制操作。

std::vector<Matrix> vec1;
std::vector<Matrix> vec2;

Matrix m(3, 3);
vec1.emplace_back(std::move(m)); // 将m移动到vec1中

vec2 = std::move(vec1); // 将vec1中的所有元素移动到vec2中

在上述示例中，我们首先将一个Matrix对象移动到vec1中，然后通过std::move函数将vec1中的所有元素移动到vec2中，避免了复制操作的发生，提高了代码的效率。