聊聊 C++ 右值引用 和 移动构造函数
一： 背景
最近在看 C++ 的右值引用和移动构造函数，感觉这东西一时半会还挺难理解的，可能是没踩过这方面的坑，所以没有那么大的深有体会，不管怎么说，这一篇我试着聊一下。
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二： 右值引用
1. 它到底解决了什么问题？
在其他编程语言中，很少听到 右值引用 这个词，我个人感觉还是 C++ 这个 值类型 优先的语言基因决定的，我们都知道 值类型 作为方法参数或者返回值时会生成自身的副本，如果 值类型 很大，那一来一回生成若干个深复制的 临时对象 将会产生巨大的性能开销。
总结一句话：
右值引用就是尽可能的减少这中间临时对象个数，尤其是关联到 heap 上的对象，仅此而已。
2. 右值引用是个什么样子？
说到 右值引用 得先说什么是 右值，左值 ， 左值 一般都是带有内存地址的变量，而 右值 一般是立即数或者运算过程中的临时对象，这种对象不会有地址值，是不是很绕，我举个例子吧。
int main()
{
int i = 10;
int j = 11;
int sum = i + j;
}
- 10，11，(i+j)
属于右值，因为它本身没有内存地址，除非把它们放入到栈中或者堆中。
- i,j,sum
属于左值，因为它们是线程栈上地址的标识符。
知道了 左右值 概念，接下来理解 左右值引用 就很简单了，既然是 引用，必然是多个变量指向同一个地址，对吧，修改下代码如下：
int main()
{
int i = 10;
int& k = i; //左值引用
int&& m = 10; //右值引用
}
接下来看下汇编代码：
33: int i = 10;
00FB182F mov dword ptr [ebp-0Ch],0Ah
34: int& k = i;
00FB182F mov dword ptr [ebp-0Ch],0Ah
00FB1836 lea eax,[ebp-0Ch]
00FB1839 mov dword ptr [ebp-18h],eax
36: int&& m = 10;
00FB183C mov dword ptr [ebp-30h],0Ah
00FB1843 lea eax,[ebp-30h]
00FB1846 mov dword ptr [ebp-24h],eax
从汇编代码看，它们是一模一样的，也就是说在汇编层面，其实并没有 右值引用 和 左值引用 一说。
有了这些基础，我们来看下更复杂的 class 结构。
三： 右值引用如何减少对象的创建
1. 简要思路
其实仔细想一想，减少临时对象的创建，无非就是在运算过程中复用一些对象，不需要每次都走赋值构造函数来进行深复制，画个图就像下面这样。
明白了这个思路，接下来我们举一个例子说明。
2. 一个简单的例子
C++ 最烦的地方就是有太多的构造函数, 数不胜数，太尴尬了，这里我做一个简单的 + 操作例子。
#include
#include
using namespace std;
class StringBuidler {
public:
char* str;
int length;
public:
StringBuidler() {}
StringBuidler(int len, char c) {
this->str = new char[len];
this->str[0] = c;
this->length = len;
}
StringBuidler(const StringBuidler& s) {
printf("StringBuidler：深复制 \n");
this->length = s.length;
this->str = new char[s.length];
for (size_t i = 0; i < length; i++)
{
this->str[i] = s.str[i];
}
}
StringBuidler operator+(const StringBuidler& p) {
StringBuidler tmp;
tmp.length = this->length + p.length;
tmp.str = new char[tmp.length];
int index = 0;
for (size_t i = 0; i < this->length; i++)
{
tmp.str[index++] = this->str[i];
}
for (size_t i = 0; i < p.length; i++)
{
tmp.str[index++] = p.str[i];
}
return tmp;
}
};
int main()
{
StringBuidler s1(10, 'a');
StringBuidler s2(5, 'b');
StringBuidler s3 = s1 + s2;
printf("s3.length=%d, s1.length=%d, s2.length=%d \n", s3.length, s1.length, s2.length);
}
从这个例子中可以看到，s1+s2 操作中出现了一次 深copy,具体代码出现在 return 处，汇编代码如下：
因为是深复制，所以会再次生成一个 new char[] ，如果 new char[] 很大，那将会是不必要的性能开销，能不能像我画的图一样，将 s3 中的 str 指针直接指向 tmp 所持有的 heap 上的 char[] 数组来达到复用目的呢？ 肯定是可以的。
3. 性能优化方案
这里需要用 右值引用 + 移动构造函数 让 s3.str 指向 tmp.str，从而避免复制构造函数，在 StringBuilder 类中加一个方法如下：
StringBuidler(StringBuidler&& s) {
this->str = s.str;
this->length = s.length;
s.str = nullptr;
}
然后把程序跑起来，截图如下：
可以看到，深复制已经没有了，这个过程会在 return 处被调用，编译器会判断如果是右值的话，自动走 移动构造函数，没有这个函数就会走 赋值构造函数。
四： 总结
总之 右值引用 可以让你尽可能的复用一些中间对象，达到一个性能上的提升，其实对 C# 程序员来说，这么简单的引用赋值，C++ 搞出了这么多概念，真的很难理解，可能还是那句话，这是 C++ 的值类型优先的基因决定的。
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