C++ 引用、構造函數、移動語義

一、引用

C++中的引用主要用做函數的形參，接近於const指針，必須在建立時初始化。

以Person類爲例，以下：

Person p;                          //調用P的構造函數，建立對象P

Person &p2 = p;                //引用變量P2指向P

Person p3 = p2;                //P2是引用，建立一個p3的對象，會調用Person的拷貝構造函數，p3和p不是一個對象。

Person &P4 = get(p);　　//形參是引用，因此參數傳入時不會再生成一個臨時對象。

                              　　    //返回一個引用，並將P4指向該引用。

Person P5 = get(p);          //形參是引用，因此參數傳入時不會再生成一個臨時對象。

                                         //返回一個引用，因爲要建立一個P5的對象，因此會調用拷貝構造函數生成一個對象。

Person& get(Person  &p)

{

    return p;

}

實際上，如今的C++標準對於形參爲const引用的C++函數，若是實參不匹配，那麼編譯器會生成臨時變量，其行爲也相似按值傳遞，爲確保原始數據不被修改，將使用臨時變量來存儲值。因此儘量地使用const。

 

上述提到的實參與引用參數不匹配的狀況主要有兩種：

一、實參類型正確，可是不是左值。

二、實參類型不正確，可是能夠轉換爲正確的類型。

 

那什麼是左值呢？左值參數便是能夠被引用的數據對象，程序能夠獲取其地址，例如，變量、數組、對象、解引用的指針等都是左值。非左值包括字面常量(用引號括起來的字符串不算)和多項式，以及函數返回的臨時對象(引用除外)。const變量也是左值，是一種特殊的左值，屬於不可修改的左值。

 

以上的引用咱們又稱之爲左值引用，C++11中新增了另外一種引用，即右值引用。這種引用能夠指向右值，使用&&聲明。

double &&r3 = 5 + 9;//r3關聯到13

將右值關聯到右值引用將致使該右值被存儲到特定的位置，且能夠獲取該位置地址。即咱們雖然不能將取地址符用於14，可是咱們能夠用在r3上。這樣咱們就可使用右值引用來訪問該數據。

引入右值引用的主要目的之一是實現移動語義。

 

 

二、構造函數、拷貝構造函數、賦值運算符

 

在講移動語義以前，先說一下構造函數、拷貝構造函數、賦值構造函數。C++爲咱們提供了4個特殊的成員函數，除了上面3個之外還包括析構函數，這裏就很少說了。

 

    Person();

    Person(const Person & p);

Person& operator=(const Person &p);

函數原型如上所示，下面講一下拷貝構造函數和賦值運算符的區別，以及什麼時候會調用拷貝構造函數，什麼時候會調用賦值運算符。

二者最根本區別在於：拷貝構造函數是用來建立對象，賦值運算符是用來將一個對象的值複製給另一個對象。調用的是拷貝構造函數仍是賦值運算符，主要是看是否有新的對象實例產生。若是產生了新的對象實例，那調用的就是拷貝構造函數；若是沒有，那就是對已有的對象賦值，調用的是賦值運算符。

如下一樣也Person爲例

 

Person p = Person();    //構造函數

Person p1 = p;      //p1對象不存在，p對象存在，調用拷貝構造函數

p1 = p;             //p1和p對象都存在，調用賦值運算符

Person p2(p);           //p2對象不存在，p對象存在，調用拷貝構造函數

Test::get();            //函數內部p對象建立，調用構造函數

                    //函數返回時臨時對象不存在，p對象存在，調用拷貝構造函數

                    //釋放內部p對象；接着釋放臨時對象

Person p3 = Test::get();//函數內部p對象建立，調用構造函數

                    //函數返回時臨時對象不存在，p對象存在，調用拷貝構造函數

                    //釋放內部p對象；

Test::get(p3);      //什麼都不調用

Person P4 = Test::get(p3);//調用一次拷貝構造函數，生成對象P4

 

class Test

{

public:

    static Person& get(Person  &p)

    {

        return p;

    }

 

    static Person get()

    {

        Person p;

        return p;

    }

};

 

三、移動語義、移動構造函數、移動賦值運算符

 

首先咱們分析下爲何須要移動語義。

先看一下C++11以前的複製過程

Person p(get());

static Person get()

{

    Person p2;

    return p2;

}

首先會建立函數內對象p2，而後調用拷貝構造函數建立一個臨時對象，接着再調用拷貝構造函數建立對象p，而後再將臨時對象刪除。這時就作了冗餘的工做，若是直接將p與臨時對象關聯起來，那豈不就少作了不少工做嗎？這相似於計算機中移動文件的情形：實際文件還留在原來的地方，而只是修改了記錄，這種方法咱們稱爲移動語義。移動語義實質上沒有移動數據，而只是修改了記錄。

 

怎麼樣才能使用移動語義呢？

必須讓編譯器知道何時須要使用何時不須要使用。

 

首先咱們定義一個移動構造函數，這時就可使用右值引用了，它使用右值引用做爲參數，該引用關聯到右值實參，負責調整記錄，將全部權轉移給新對象的過程當中，移動構造函數可能會修改其實參，這意味着右值引用參數不該該是const。移動構造函數以下所示

Person(Person &&p)

使用的時候，須要傳入右值。以下所示

Person P(P1+P2);

 

移動語義只在消除額外的工做，機智的編譯器可能自動消除額外的賦值工做，但經過使用右值引用，程序員能夠指出什麼時候使用移動語義。

除了構造函數外，賦值運算符也可使用移動語義。原型以下

Person& operator=( Person && p);

 

移動構造函數和移動賦值運算符都是用右值，若是想要使用左值，該如何辦呢？可使用std::move函數，該函數將左值轉換成右值。對於大多數程序員來講，右值引用的好處並不是讓他們可以編寫使用右值引用的代碼，而是可以利用右值引用實現移動語義的庫代碼。例如，STL類如今都有拷貝構造函數，移動構造函數，複製賦值運算符，移動賦值運算符。

 

一般狀況下編譯器將提供6個特殊的成員函數，可是，若是您提供了析構函數、拷貝構造函數和複製賦值運算符，那麼編譯器將不提供移動構造函數和移動賦值運算符，相反，若是提供了移動構造函數和移動賦值運算符，那麼編譯器將不會提供拷貝構造函數和複製運算符。