std::move 如何使原始变量的值无效？

Question

在cpp reference的以下示例中：

#include <iostream>
#include <utility>
#include <vector>
#include <string>

int main()
{
    std::string str = "Hello";
    std::vector<std::string> v;

    // uses the push_back(const T&) overload, which means 
    // we'll incur the cost of copying str
    v.push_back(str);
    std::cout << "After copy, str is \"" << str << "\"\n";

    // uses the rvalue reference push_back(T&&) overload, 
    // which means no strings will be copied; instead, the
    // Contents of str will be moved into the vector.  This is
    // less expensive, but also means str might now be empty.
    v.push_back(std::move(str));
    std::cout << "After move, str is \"" << str << "\"\n";

    std::cout << "The contents of the vector are \"" << v[0]
              << "\", \"" << v[1] << "\"\n";
}

使用std::move 可能会导致原始值丢失。对我来说，它看起来像

v.push_back(std::move(str))

导致创建一个新成员v[1]。那么，

&v[1] = &str

但为什么会损坏str 中的值呢？这没有意义。

有很多关于std::move的复杂教程，比我自己的问题更难理解。

谁能写出来

v.push_back(std::move(str))

使用c++03？

我寻找一个易于理解的解释，并且不包含x-value，static_cast，remove_reference等先决条件，因为他们自己需要先理解std::move。请避免这种循环依赖。

这些链接也不能回答我的问题：7510182、3413470

因为我有兴趣知道str 是如何造成伤害的，而不是v[1] 会发生什么。

也欢迎使用伪代码，只要它像c++03 一样简单。

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更新：为避免复杂化，让我们考虑一个更简单的int 示例，如下所示

int x = 10;
int y = std::move(x);
std::cout << x;

Answer 1

根据具体实现，std::move 可以是内部内存地址的简单交换。

如果你在http://cpp.sh/9f6ru上运行以下代码

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
  std::string str1 = "test";
  std::string str2 = "test2";

  std::cout << "str1.data() before move: "<< static_cast<const void*>(str1.data()) << std::endl;
  std::cout << "str2.data() before move: "<< static_cast<const void*>(str2.data()) << std::endl;

  str2 = std::move(str1);
  std::cout << "=================================" << std::endl;

  std::cout << "str1.data() after move: " << static_cast<const void*>(str1.data()) << std::endl;
  std::cout << "str2.data() after move: " << static_cast<const void*>(str2.data()) << std::endl;
}

你会得到以下输出：

str1.data() before move: 0x363d0d8
str2.data() before move: 0x363d108
=================================
str1.data() after move: 0x363d108
str2.data() after move: 0x363d0d8

但结果可能会因编译器和标准库的实现而异。

但实现细节可能更复杂http://cpp.sh/6dx7j。如果您查看您的示例，那么您将看到为字符串创建副本并不一定需要为其内容分配新内存。这是因为std::string 上的几乎所有操作都是只读的或需要分配内存。所以实现可以决定只做浅拷贝：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

int main()
{
  std::string str = "Hello";
  std::vector<std::string> v;

  std::cout << "str.data() before move: "<< static_cast<const void*>(str.data()) << std::endl;

  v.push_back(str);
  std::cout << "============================" << std::endl;
  std::cout << "str.data()  after push_back: "<< static_cast<const void*>(str.data()) << std::endl;
  std::cout << "v[0].data() after push_back: "<< static_cast<const void*>(v[0].data()) << std::endl;

  v.push_back(std::move(str));
  std::cout << "============================" << std::endl;

  std::cout << "str.data()  after move: "<< static_cast<const void*>(str.data()) << std::endl;
  std::cout << "v[0].data() after move: "<< static_cast<const void*>(v[0].data()) << std::endl;
  std::cout << "v[1].data() after move: "<< static_cast<const void*>(v[1].data()) << std::endl;
  std::cout << "After move, str is \"" << str << "\"\n";


  str = std::move(v[1]);
  std::cout << "============================" << std::endl;
  std::cout << "str.data()  after move: "<< static_cast<const void*>(str.data()) << std::endl;
  std::cout << "v[0].data() after move: "<< static_cast<const void*>(v[0].data()) << std::endl;
  std::cout << "v[1].data() after move: "<< static_cast<const void*>(v[1].data()) << std::endl;
  std::cout << "After move, str is \"" << str << "\"\n";
}

输出是

str.data() before move: 0x3ec3048
============================
str.data()  after push_back: 0x3ec3048
v[0].data() after push_back: 0x3ec3048
============================
str.data()  after move: 0x601df8
v[0].data() after move: 0x3ec3048
v[1].data() after move: 0x3ec3048
After move, str is ""
============================
str.data()  after move: 0x3ec3048
v[0].data() after move: 0x3ec3048
v[1].data() after move: 0x601df8
After move, str is "Hello"

如果你看一下：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

int main()
{
  std::string str = "Hello";
  std::vector<std::string> v;

  std::cout << "str.data() before move: "<< static_cast<const void*>(str.data()) << std::endl;

  v.push_back(str);
  std::cout << "============================" << std::endl;
  str[0] = 't';
  std::cout << "str.data()  after push_back: "<< static_cast<const void*>(str.data()) << std::endl;
  std::cout << "v[0].data() after push_back: "<< static_cast<const void*>(v[0].data()) << std::endl;

}

然后你会假设str[0] = 't' 会替换原地的数据。但这不一定是http://cpp.sh/47nsy。

str.data() before move: 0x40b8258
============================
str.data()  after push_back: 0x40b82a8
v[0].data() after push_back: 0x40b8258

以及移动原语，例如：

void test(int i) {
  int x=i;
  int y=std::move(x);
  std::cout<<x;
  std::cout<<y;
}

大部分会被编译器完全优化：

  mov ebx, edi
  mov edi, offset std::cout
  mov esi, ebx
  call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)
  mov edi, offset std::cout
  mov esi, ebx
  pop rbx
  jmp std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int) # TAILCALL

std::cout 使用相同的寄存器，x 和 y 被完全优化掉。

Answer 2

std::move 是一个简单的cast-to-rvalue-reference。它实际上并没有做任何事情。

所有的魔法都发生在函数接收这样一个右值引用，如果他们接受它作为一个右值引用。他们将其视为无情掠夺这些对象的许可，无需实际分配资源，也无需进行繁重的复制工作。在分配时交换源和目标以避免甚至需要清理。

因此，使用移动语义通常更有效（可以做得更快，相信我），并且不太可能抛出异常（资源获取容易失败），但以破坏源为代价。

所有这一切都是由称为std::move 的伪装演员启用的，它本身做任何事情。