移动 C++11 的语义是否优于写时复制习语？答案

【问题标题】：Does move semantics of C++11 overperfom copy-on-write idiom?移动 C++11 的语义是否优于写时复制习语？
【发布时间】：2012-01-15 14:38:39
【问题描述】：

我可能在这里感到困惑，但我确实理解的是：

COW 将返回一个“假”副本，直到其中一个调用者想要进行一些修改。
Move Semantic 在所有情况下都会返回“假”副本。

所以如果我的目的是拥有一个只需要读取而不需要更新的对象，我应该只等待我的 C++ 编译器中的移动语义支持？

我说的对吗？

【问题讨论】：

标签： c++ c++11 idioms

【解决方案1】：

移动语义不会返回“假”副本。相反，在复制操作中，它授予复制者删除原始副本的权限。

一个激励性的例子可能是有启发性的：

std::vector<int> bigData;

// fill bigData

std::vector<std::vector<int> > listOfData;

listOfData.push_back(std::move(bigData));
// after this point, the contents of bigData are unspecified (however accessing it is _not_ undefined behavior)

如果没有移动语义，您需要复制bigData 以将其插入listOfData，或者手动将swap() 旋转到listOfData 中的新空向量中。但是使用移动语义，std::vector 的右值引用构造函数（又名移动构造函数）在复制新数据时由push_back 调用，有权丢弃bigData 的旧内容 - 因此，它是允许的例如，窃取bigData 的内部指针并将bigData 重置为空向量。

移动语义通常比 COW 语义更快，因为它们不需要维护对共享只读数据的引用计数。然而，它们受到更多限制 - 您无法使用移动语义为您的数据创建多个引用计数别名，您可以轻松方便地在容器之间打乱数据。

另请注意，最新版本的 GCC 和 Microsoft Visual C++ 都支持右值引用和移动语义（GCC 与 --std=c++0x），因此没有理由不立即开始使用它们。

【讨论】：

定义垃圾：未知但有效状态。
“bigData 的内容是未指定的（但是访问它是 not 未定义的行为）” - 所以结果是由被复制的类型在其移动构造函数中定义的？如果没有定义移动构造函数，std::move 会退回到复制构造函数吗？或者也许在std::swap？
@KarlKnechtel：std::move 不会移动任何东西。它所做的只是将其转换为T&& r 值引用，这可以触发调用移动构造函数（或移动赋值运算符）。实际执行移动的是移动构造函数。将创建默认移动构造函数，就像默认复制构造函数一样。默认的移动构造函数会自行移动每个元素。对于基本类型，默认移动只是一个副本。对于用户定义的类型，它是对移动构造函数的调用。

【解决方案2】：

copy-on-write 和 move 构造函数是不同的东西。

让我们谈谈 COW 实现很普遍的字符串。假设您有支持 COW 和移动语义的字符串实现。然后考虑这段代码：

cow::string foo() { return string("foo"); } // move CTOR is in effect here.

cow::string a = foo(); // move ctor in effect
cow::string b = a; // copy ctor in effect

a 和 b 这里将共享相同的分配字符序列。在这里

std::string foo() { return string("foo"); } // move CTOR is in effect here.

std::string a = foo(); // move ctor in effect
std::string b = a; // copy ctor in effect

a 和b 将分配并保存两个不同的字符序列，使内存消耗加倍。

【讨论】：

我的理解是，字符串的 COW 实现虽然很明显，但实际上并不普遍，因为人们发现它们会破坏多线程环境中的性能。
Karl，您对“它们会破坏多线程环境中的性能”这句话有任何实际的证明吗？如今，这些处理器等听起来像是一个城市神话。是的，InterlockedIncrement 和朋友确实会产生一些开销，但另外的堆分配也需要多线程环境中的一些同步原语。目前尚不清楚什么更糟。无论如何，这取决于具体情况。
我用“我的理解是这样的”和“[其他] 人发现的”这样的短语来表达陈述是有充分理由的。 ;)
我们在 COW、动态内存分配和锁方面的经验很糟糕。 COW 字符串在多线程环境中并不总是很好