移动构造函数和静态数组

Question

我一直在探索C++ 中Move Constructors的可能性,我想知道在下面的例子中有哪些方法可以利用这个功能.考虑以下代码:

template<unsigned int N>
class Foo {
public:
    Foo() {
        for (int i = 0; i < N; ++i) _nums[i] = 0;
    }

    Foo(const Foo<N>& other) {
        for (int i = 0; i < N; ++i) _nums[i] = other._nums[i];
    }

    Foo(Foo<N>&& other) {
        // ??? How can we take advantage of move constructors here?
    }

    // ... other methods and members

    virtual ~Foo() { /* no action required */ }

private:
    int _nums[N];
};

Foo<5> bar() {
    Foo<5> result;
    // Do stuff with 'result'
    return result;
}

int main() {
    Foo<5> foo(bar());
    // ...
    return 0;
}

在上面的例子中,如果我们跟踪程序(使用MSVC++ 2011),我们会看到Foo<N>::Foo(Foo<N>&&)在构造时调用foo它,这是所需的行为.但是,如果我们没有Foo<N>::Foo(Foo<N>&&),Foo<N>::Foo(const Foo<N>&)则会调用,这将执行冗余复制操作.

我的问题是,如代码中所述,使用静态分配的简单数组的这个特定示例,有没有办法利用移动构造函数来避免这个冗余副本？

Answer 1

首先,有建议的总体排序,说你不应该写任何拷贝/移动构造函数,赋值运算符或析构函数在所有如果你能帮助它,而撰写您一流的高品质组件又提供了这些的,允许默认生成的函数执行正确的操作.(反过来说,如果你必须写任何一个,你可能必须写所有这些.)

所以问题归结为"哪个单一责任组件类可以利用移动语义？" 一般的答案是:管理资源的任何东西.关键是移动构造函数/分配器只是将资源重新安装到新对象并使旧对象无效,从而避免(假定的昂贵或不可能的)新分配和资源的深度复制.

主要的例子是管理动态内存的任何东西,其中移动操作只是复制指针并将旧对象的指针设置为零(因此旧对象的析构函数不执行任何操作).这是一个天真的例子:

class MySpace
{
  void * addr;
  std::size_t len;

public:
  explicit MySpace(std::size_t n) : addr(::operator new(n)), len(n) { }

  ~MySpace() { ::operator delete(addr); }

  MySpace(const MySpace & rhs) : addr(::operator new(rhs.len)), len(rhs.len)
  { /* copy memory */ }

  MySpace(MySpace && rhs) : addr(rhs.addr), len(rhs.len)
  { rhs.len = 0; rhs.addr = 0; }

  // ditto for assignment
};

关键是任何复制/移动构造函数都会对成员变量进行完全复制; 只有当这些变量本身是句柄或指向资源的指针时才能避免复制资源,因为一致认为移动的对象不再被认为是有效的,并且您可以自由地从中窃取它.如果没有什么可偷的,那么移动就没有任何好处.

Answer 2

在这种情况下,它没有用,因为int没有move-constructors.

但是,如果它们是字符串,则可能很有用,例如:

template<unsigned int N>
class Foo {
public:
    // [snip]

    Foo(Foo<N>&& other) {
        // move each element from other._nums to _nums
        std::move(std::begin(other._nums), std::end(other._nums), &_nums[0]);
    }

    // [snip]

private:
    std::string _nums[N];
};

现在,您可以避免复制移动所在的字符串.如果完全省略所有复制/移动构造函数,我不确定符合要求的C++ 11编译器是否会生成等效代码,抱歉.

(换句话说,我不确定是否std::move特别定义了为数组做元素移动.)

Answer 3

对于您编写的类模板,采用移动构造函数没有任何优势.

如果成员数组是动态分配的,那将是一个优势.但是使用普通数组作为成员,没有什么可以优化的,你只能复制值.没有办法移动它们.