c++11特性之move和forward应用与区别
move和forward有他们各自的应用场景,学习并合理区别他们的用法很重要。
最近刚好把它们俩梳理了一遍, 来写写move和forward为什么会出现, 他们能解决什么痛点.
1、特性背景
c++中传值默认是copy,而copy开销很大, 比如下面例子, 他们都要经历至少一次复制操作:
1 | func("some temporary string"); //初始化string, 传入函数, 可能会导致string的复制 |
这些临时变量在C++11里被定义为右值, 因为没有对应的变量名存他们,同时有对应变量名的被称为左值。
2、案例
以上copy操作有没有必要呢? 有些地方可不可以省略呢? 我们来看看下面一个案例, 之后我们会用到它来推导出为什么我们需要move和forward:
1 | class A ; |
下面这个写法是没法避免copy的, 因为怎么着都得把外部初始的string传进set函数, 再复制给成员变量:
1 | A a1; |
但下面这个呢? 临时生成了2个string, 传进set函数里, 复制给成员变量, 然后这两个临时string再被回收,本质上来说,和上一个是一样的,是不是有点多余?
1 | A a1; |
上面复制的行为, 在底层的操作很可能是这样的:
- (1)临时变量的内容先被复制一遍
- (2)被复制的内容覆盖到成员变量指向的内存
- (3)临时变量用完了再被回收
这里能不能优化一下呢? 临时变量反正都要被回收, 如果能直接把临时变量的内容, 和成员变量内容交换一下, 就能避免复制了? 如下:
- (1)成员变量内部的指针指向”temporary str1”所在的内存
- (2)临时变量内部的指针指向成员变量以前所指向的内存
- (3)最后临时变量指向的那块内存再被回收
上面这个操作避免了一次copy的发生, 其实它就是所谓的move语义.
3、传变量和临时变量
再回到我们的例子,没法避免copy操作的时候, 还是要用const T&把变量传进set函数里, 现在T &叫左值引用了, 如下:
1 | void set(const string & var1, const string & var2){ |
传临时变量的时候, 可以传T &&, 叫右值引用, 它能接收临时变量(右值),之后再调用std::move就避免copy了。
1 | void set(string && var1, string && var2){ |
4、引入forward
现在终于能处理临时变量了, 但如果按上面那样写, 处理临时变量用右值引用string &&, 处理普通变量用const引用const string &…这代码量有点大呀? 每次都至少要写两遍,怎么避免重复呢?那就是forward。
1 | template<typename T1, typename T2> |
perfect forward (完美转发)能将上述两者结合在一起:
- 如果外面传来了右值临时变量, 它就转发右值并且启用move语义.
- 如果外面传来了左值, 它就转发左值并且启用copy. 然后它也还能保留const.
5、有了forward为什么还要用move?
技术上来说, forward确实可以替代所有的move,但还有一些问题:
首先, forward常用于template函数中, 使用的时候必须要多带一个template参数T:forward
更技术上来说, 他们都可以被static_cast替代. 为什么不用static_cast呢? 也就是为了读着方便易懂.
6、总结
可以这么说,move属于强转,forward对于左值还是会转换成左值,对于右值转换成右值。一般在模板元编程里面,对于forward需求比较多,因为可以处理各种不同场景。而一般的代码里面,由于可以确认传入的是左值还是右值,所以一般直接就调用std::move了。