使用复制和交换习语实现的移动构造函数和赋值运算符

Question

在下面的例子中我不明白为什么赋值运算符中的参数使用复制构造函数而不是要构建的移动构造函数

struct Foo
{
    int data;

    Foo()
    {
        static int cpt = 1;
        data = cpt++;
        std::cout <<  "Foo\n";
    }

    Foo(const Foo& foo)
    {
        std::cout <<  "const Foo&\n";
        data = foo.data; 
    }

    Foo(Foo&& foo)
    {
        std::cout <<  "Foo&&\n";
        data = foo.data;
        foo.data = 0;
    }

    Foo& operator= (Foo foo)  //<--- call the copy ctor and not the move ctor as I expected
    {
        data = foo.data;
    std::cout <<  "operator=\n";
    return *this;   
    }

    Foo& operator+ (const Foo& foo)
    {
        data += foo.data;
        return *this;
    }
};


int main()
{ 
    Foo f;
    Foo f1;
    Foo f3;

    f3 = f + f1;

    std::cout << f3.data;

    std::cin.ignore(); 

    return 1; 
}

输出：

Foo
Foo
Foo
const Foo&
operator=
3

编译器：MSVCS2012 CTP

编辑：

来自What are move semantics?

"但是如果你说 a = x + y，移动构造函数会初始化那个 （因为表达式 x + y 是一个右值）..."

但事实上 x + y 只有在 operator + 以“特殊”方式实现时才是右值，所以？

Answer 1

你的假设是错误的。赋值运算符使用任何可用的构造函数：

Foo a;
Foo b;

Foo x;

x = a;             // copy constructor
x = std::move(b);  // move constructor
x = Foo();         // move constructor

你的误解来自你尴尬的operator+，它没有像你想象的那样返回右值。

更新：正确的“加号”运算符对如下所示：

Foo& operator+= (const Foo& foo)
{
    data += foo.data;
    return *this;
}

Foo operator+ (const Foo& rhs)
{
    return Foo(*this) += rhs;
}

（一般情况下，您也可以使用Foo rhs 并在适当的情况下使用std::move(rhs)，尽管对于这个简单的类没有任何区别。）

Answer 2

正如其他人指出的那样，问题是operator +()。具体来说，它返回一个Foo&，即一个左值引用。由于左值引用是左值（这不是重言式），它不能绑定到右值引用。因此，Foo(Foo&&) 无法调用。

我不会说应该如何实现operator +() 和operator +=()（有关此主题的更多信息，请参阅其他答案和其中的 cmets）。我将专注于rvalue x lvalue。正如 Scott Meyers 所说的 Universal References in C++11

这些术语的精确定义很难制定（ C++11 标准一般规定表达式是否为左值 或根据具体情况的右值）...

但是，可以使用以下函数来检查对象是左值还是右值：

#include <type_traits>

template <typename T>
bool is_lvalue(T&&) {
    return std::is_reference<T>::value;
}

template <typename T>
bool is_rvalue(T&&) {
    return !std::is_reference<T>::value;
}

比如下面的代码

struct bar {
    bar&  operator+(const bar&) { return *this;  }
    bar&& operator-(const bar&) { return std::move(*this); }
};

int main() {

    bar b1;
    bar b2;

    std:: cout << std::boolalpha;

    std:: cout << is_rvalue( b1 + b2) << std::endl;
    std:: cout << is_rvalue( b1 - b2) << std::endl;

}

输出

false
true

注意：bar 受原始代码的启发，使用了 operator +() 和 operator -()，但在这件事上，作为运算符并没有什么特别之处。

函数is_lvalue() 和is_rvalue() 可以改进。例如，它们可以是 constexrp，但我在这里保持简单，因为一些编译器（尤其是 VS2012）还没有实现 constexpr。

关于这些函数如何工作的解释，是基于T 是如何推导出来的。我引用前面提到的 Scott Meyers 的文章：

在模板参数 [ ... ] 的类型推导期间，相同类型的左值和右值被推导为具有略微不同的类型。特别是，T 类型的左值被推导为 T& 类型（即 T 的左值引用），而 T 类型的右值被推导为 T 类型。

Answer 3

您需要为operator= 提供两个重载，因为您的代码不会移动data：

Foo& operator= (const Foo& foo)
{
    data = foo.data;
    return *this;   
}

// only needed if the implementation can benefit from a movable object
Foo& operator= (Foo&& foo)
{
    data = std::move(foo.data); // without std::move, as above, the copy-ctor is called
    return *this;   
}

也就是说，这个签名有什么问题：

Foo& operator= (Foo foo);

？问题是，您总是强制传递一个对象，这会导致效率低下。考虑：

Foo f, f2;
f = f2;

（当然，在示例中，优化器很可能会移除所有开销）。

一般来说，operator= 不需要一份副本，所以它不应该要求一份。另请参阅 Andy Prowl 对 how to take parameters "correctly" 的精彩演绎。