右值引用和类设计

Question

我试图评估右值引用如何影响类的设计。假设我有一个现有的类，如下所示

class X
{
   string internal;

public:
   void set_data(const char* s)
   {
      internal = s;
   }
..
..
..
//other stuff

};

这个类被另一个模块使用，像这样：

//another module
{

    string configvalue;
    X x;

    //read configvalue from a file and call set 

    ...
    x.set_data(configvalue.c_str());

    //use x to do some magic
    ..
    ...


}

如果有右值引用，那么提供另一个类似这样的成员函数会更好

class X
{
...
...
....
 void set_data(string s)
 {
     internal = std::move(s);
 }
};

这将允许此类的客户端使用移动语义并防止每次使用一组分配/复制操作。这是一个高度炮制的例子，但相同的原则是否适用于所有类设计，而不会破坏“最小接口”范式。

非常感谢任何对此问题的见解？

Answer 1

是的，按照您的建议添加 string 重载是个好主意。即使没有右值引用，这样的重载也是一个好主意。否则，给定一个std::string s，要使用它必须：

x.set_data(s.c_str());

而

x.set_data(s);

对于X 的客户来说更直观（甚至更高效）。

作为另一种选择，您可以添加这两个重载：

void set_data(const string& s) {internal = s;}
void set_data(string&& s)      {internal = std::move(s);}

这大致相当于您正确建议的单个重载。两次重载解决方案的性能优势非常小。当传递的参数是一个 xvalue（一个已使用 std::move 强制转换的左值）时，单重载解决方案将花费额外的 string 移动构造。但是std::string 的移动构造函数应该非常快，所以这应该没什么大不了的。我只是本着完全公开的精神提及它。

如果set_data 有多个参数，则“按值”方法变得更具吸引力。例如考虑需要传入两个strings 的情况。您的选择是：

解决方案 1

void set_data(string s1, string s2);

解决方案 2

void set_data(const string&  s1, const string&  s2);
void set_data(      string&& s1, const string&  s2);
void set_data(const string&  s1,       string&& s2);
void set_data(      string&& s1,       string&& s2);

如您所见，解决方案 2 在参数数量上的扩展性很差。

最后，在任何情况下，您都不应尝试将两种解决方案应用于同一类型：

不要这样做！

void set_data(string s)        {internal = std::move(s);}
void set_data(const string& s) {internal = s;}
void set_data(string&& s)      {internal = std::move(s);}

这组重载将是模棱两可的。就像在 C++03 中一样，以下两个重载是模棱两可的：

void set_data(string s)        {internal = std::move(s);}
void set_data(const string& s) {internal = s;}

永远不要用引用重载按值，无论是左值引用还是右值引用。

Answer 2

我认为没有理由同时将void set_data(const char* s) 和void set_data(string s) 作为界面的一部分。这将产生歧义并且容易产生副作用。此外，您仍然在调用set_data(string s) 时按值传递参数。相反，我建议定义以下 2 个函数：

void set_data(const string &s);
void set_data(string &&s);

这样你可以有 2 个实现，第一个将深度复制你的字符串，第二个可以窃取字符串的内部，因为它是一个 rvalue（确保将它保持在定义的状态，以便析构函数能够毫无问题地销毁它 - 详情请参阅http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2027.html#Move_Semantics)。

第二个版本将在 rvalue string 参数或参数被强制为 rvalue 时自动调用，例如 std::move。

如果您也想使用按值选项，可以使用此 API 的 rvalue 版本与字符串复制构造函数：set_data(string(str))。