什么是 std::move()，什么时候应该使用它？

Question

1. 这是什么？
2. 它有什么作用？
3. 什么时候应该使用它？

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Answer 1

1。 “这是什么？”

虽然std::move() 在技术上是一个函数 - 我会说它真的是一个函数。它是编译器考虑表达式值的方式之间的一种转换器。

2。 “它有什么作用？”

首先要注意的是std::move() 实际上并没有移动任何东西。它将表达式从lvalue（例如命名变量）更改为xvalue。一个 xvalue 告诉编译器：

你可以掠夺我，移动我持有的任何东西并在其他地方使用（因为反正我很快就会被摧毁）”。

换句话说，当您使用std::move(x) 时，您允许编译器蚕食x。因此，如果x 在内存中有自己的缓冲区 - 在std::move() 之后，编译器可以让另一个对象拥有它。

_{您也可以从prvalue 移动（例如您正在传递的临时地址），但这很少有用。}

3。 “什么时候应该使用？”

问这个问题的另一种方式是“我会为了什么而蚕食现有对象的资源？”好吧，如果您正在编写应用程序代码，那么您可能不会对编译器创建的临时对象进行过多处理。所以主要你会在构造函数、操作符方法、标准库算法等函数等地方执行此操作。在这些地方，对象会自动创建和销毁很多。当然，这只是经验法则。

典型的用途是将资源从一个对象“移动”到另一个对象，而不是复制。 @Guillaume 链接到 this page，其中有一个简单的简短示例：用更少的复制交换两个对象。

template <class T>
swap(T& a, T& b) {
    T tmp(a);   // we now have two copies of a
    a = b;      // we now have two copies of b (+ discarded a copy of a)
    b = tmp;    // we now have two copies of tmp (+ discarded a copy of b)
}

使用 move 可以交换资源而不是复制它们：

template <class T>
swap(T& a, T& b) {
    T tmp(std::move(a));
    a = std::move(b);   
    b = std::move(tmp);
}

想想当T 是大小为n 的vector<int> 时会发生什么。在第一个版本中，您读取和写入 3*n 个元素，在第二个版本中，您基本上只读取和写入指向向量缓冲区的 3 个指针，以及 3 个缓冲区的大小。当然T的班级需要知道怎么搬家；你的班级应该有一个移动赋值运算符和一个 T 班级的移动构造函数才能工作。

Answer 2

Wikipedia Page on C++11 R-value references and move constructors

1. 在 C++11 中，除了复制构造函数之外，对象还可以具有移动构造函数。
   （除了复制赋值运算符之外，它们还有移动赋值运算符。）
2. 如果对象的类型为“右值引用”(Type &&)，则使用移动构造函数而不是复制构造函数。
3. std::move() 是一种类型转换，它产生一个对对象的右值引用，以便从它移动。

这是一种避免复制的新 C++ 方法。例如，使用移动构造函数，std::vector 可以将其指向数据的内部指针复制到新对象，使移动的对象处于已移动状态，因此不会复制所有数据。这将是 C++ 有效的。

尝试在谷歌上搜索移动语义、右值、完美转发。

Answer 3

当您需要将对象的内容“转移”到其他地方时，您可以使用 move ，而无需进行复制（即内容不重复，这就是为什么它可以用于某些不可复制的对象，例如 unique_ptr )。对象也可以使用 std::move 获取临时对象的内容而不进行复制（并节省大量时间）。

这个链接真的帮助了我：

http://thbecker.net/articles/rvalue_references/section_01.html

如果我的回答来得太晚了，我很抱歉，但我也在为 std::move 寻找一个好的链接，我发现上面的链接有点“严肃”。

这里强调r值引用，在什么情况下你应该使用它们，我认为它更详细，这就是我想在这里分享这个链接的原因。

Answer 4

问：std::move 是什么？

答：std::move() 是 C++ 标准库中的一个函数，用于强制转换为右值引用。

简单地说std::move(t) 相当于：

static_cast<T&&>(t);

右值是一个临时值，不会在定义它的表达式之外持续存在，例如从不存储在变量中的中间函数结果。

int a = 3; // 3 is a rvalue, does not exist after expression is evaluated
int b = a; // a is a lvalue, keeps existing after expression is evaluated

N2027: "A Brief Introduction to Rvalue References" 中给出了 std::move() 的实现，如下所示：

template <class T>
typename remove_reference<T>::type&&
std::move(T&& a)
{
    return a;
}

如您所见，std::move 返回 T&&，无论是使用值 (T)、引用类型 (T&) 还是右值引用 (T&&) 调用。

问：它有什么作用？

A：作为一个演员，它在运行时不做任何事情。仅在编译时告诉编译器您希望继续将引用视为右值。

foo(3 * 5); // obviously, you are calling foo with a temporary (rvalue)

int a = 3 * 5;
foo(a);     // how to tell the compiler to treat `a` as an rvalue?
foo(std::move(a)); // will call `foo(int&& a)` rather than `foo(int a)` or `foo(int& a)`

它不做什么：

• 复制参数
• 调用复制构造函数
• 更改参数对象

问：什么时候使用？

答：如果您想使用非右值（临时表达式）的参数调用支持移动语义的函数，您应该使用std::move。

这为我引出了以下后续问题：

• 什么是移动语义？与复制语义相比，移动语义是一种编程技术，其中对象的成员通过“接管”而不是复制另一个对象的成员来初始化。这种“接管”只对指针和资源句柄有意义，它们可以通过复制指针或整数句柄而不是底层数据来廉价地传输。

• 什么样的类和对象支持移动语义？作为开发人员，您可以在自己的类中实现移动语义，如果这些可以从转移其成员而不是复制它们中受益的话。一旦您实现了移动语义，您将直接受益于许多库程序员的工作，他们添加了对有效处理具有移动语义的类的支持。

• 为什么编译器不能自己解决？除非您这么说，否则编译器不能只调用函数的另一个重载。您必须帮助编译器选择是调用函数的常规版本还是移动版本。

• 在哪些情况下我想告诉编译器它应该将变量视为右值？这很可能发生在模板或库函数中，您知道可以挽救中间结果（而不是分配新实例）。

Answer 5

std::move 本身并没有真正做太多。我以为它调用了对象的移动构造函数，但它实际上只是执行类型转换（将左值变量转换为右值，以便所述变量可以作为参数传递给移动构造函数或赋值运算符）。

所以 std::move 只是用作使用移动语义的先驱。移动语义本质上是一种处理临时对象的有效方式。

考虑对象A = B + (C + (D + (E + F)));

这是一个好看的代码，但是 E + F 产生了一个临时对象。然后 D + temp 产生另一个临时对象，依此类推。在类的每个普通“+”运算符中，都会发生深拷贝。

例如

Object Object::operator+ (const Object& rhs) {
    Object temp (*this);
    // logic for adding
    return temp;
}

在这个函数中创建临时对象是没有用的——这些临时对象无论如何都会在行尾被删除，因为它们超出了范围。

我们宁愿使用移动语义来“掠夺”临时对象并做类似的事情

 Object& Object::operator+ (Object&& rhs) {
     // logic to modify rhs directly
     return rhs;
 }

这避免了不必要的深拷贝。参考示例，现在唯一发生深度复制的部分是 E + F。其余部分使用移动语义。还需要实现移动构造函数或赋值运算符，将结果赋值给A。

Answer 6

“它是什么？”和“它有什么作用？”上面已经解释过了。

我将举一个“什么时候应该使用”的例子。

例如，我们有一个类，里面有很多资源，比如大数组。

class ResHeavy{ //  ResHeavy means heavy resource
    public:
        ResHeavy(int len=10):_upInt(new int[len]),_len(len){
            cout<<"default ctor"<<endl;
        }

        ResHeavy(const ResHeavy& rhs):_upInt(new int[rhs._len]),_len(rhs._len){
            cout<<"copy ctor"<<endl;
        }

        ResHeavy& operator=(const ResHeavy& rhs){
            _upInt.reset(new int[rhs._len]);
            _len = rhs._len;
            cout<<"operator= ctor"<<endl;
        }

        ResHeavy(ResHeavy&& rhs){
            _upInt = std::move(rhs._upInt);
            _len = rhs._len;
            rhs._len = 0;
            cout<<"move ctor"<<endl;
        }

    // check array valid
    bool is_up_valid(){
        return _upInt != nullptr;
    }

    private:
        std::unique_ptr<int[]> _upInt; // heavy array resource
        int _len; // length of int array
};

测试代码：

void test_std_move2(){
    ResHeavy rh; // only one int[]
    // operator rh

    // after some operator of rh, it becomes no-use
    // transform it to other object
    ResHeavy rh2 = std::move(rh); // rh becomes invalid

    // show rh, rh2 it valid
    if(rh.is_up_valid())
        cout<<"rh valid"<<endl;
    else
        cout<<"rh invalid"<<endl;

    if(rh2.is_up_valid())
        cout<<"rh2 valid"<<endl;
    else
        cout<<"rh2 invalid"<<endl;

    // new ResHeavy object, created by copy ctor
    ResHeavy rh3(rh2);  // two copy of int[]

    if(rh3.is_up_valid())
        cout<<"rh3 valid"<<endl;
    else
        cout<<"rh3 invalid"<<endl;
}

输出如下：

default ctor
move ctor
rh invalid
rh2 valid
copy ctor
rh3 valid

我们可以看到std::move 和move constructor 使转换资源变得容易。

std::move 还有什么用处？

std::move 在对元素数组进行排序时也很有用。许多排序算法（例如选择排序和冒泡排序）通过交换元素对来工作。以前，我们不得不求助于复制语义来进行交换。现在我们可以使用移动语义，效率更高。

如果我们想将一个智能指针管理的内容移动到另一个智能指针，它也很有用。

引用：

• https://www.learncpp.com/cpp-tutorial/15-4-stdmove/

Answer 7

std::move 本身除了static_cast 之外什么都不做。根据cppreference.com

它完全等同于将静态转换为右值引用类型。

因此，这取决于您在move 之后分配给的变量的类型，如果该类型具有带右值参数的constructors 或assign operators，它可能窃取 em> 原始变量的内容，因此，它可能会将原始变量留在unspecified state中：

除非另有说明，否则所有已被移动的标准库对象都处于有效但未指定的状态。

因为对于整数和原始指针等内置字面量类型没有特殊的move constructor 或move assign operator，所以它只是这些类型的简单副本。

Answer 8

这是一个完整的例子，使用 std::move 作为一个（简单的）自定义向量

预期输出：

 c: [10][11]
 copy ctor called
 copy of c: [10][11]
 move ctor called
 moved c: [10][11]

编译为：

  g++ -std=c++2a -O2 -Wall -pedantic foo.cpp

代码：

#include <iostream>
#include <algorithm>

template<class T> class MyVector {
private:
    T *data;
    size_t maxlen;
    size_t currlen;
public:
    MyVector<T> () : data (nullptr), maxlen(0), currlen(0) { }
    MyVector<T> (int maxlen) : data (new T [maxlen]), maxlen(maxlen), currlen(0) { }

    MyVector<T> (const MyVector& o) {
        std::cout << "copy ctor called" << std::endl;
        data = new T [o.maxlen];
        maxlen = o.maxlen;
        currlen = o.currlen;
        std::copy(o.data, o.data + o.maxlen, data);
    }

    MyVector<T> (const MyVector<T>&& o) {
        std::cout << "move ctor called" << std::endl;
        data = o.data;
        maxlen = o.maxlen;
        currlen = o.currlen;
    }

    void push_back (const T& i) {
        if (currlen >= maxlen) {
            maxlen *= 2;
            auto newdata = new T [maxlen];
            std::copy(data, data + currlen, newdata);
            if (data) {
                delete[] data;
            }
            data = newdata;
        }
        data[currlen++] = i;
    }

    friend std::ostream& operator<<(std::ostream &os, const MyVector<T>& o) {
        auto s = o.data;
        auto e = o.data + o.currlen;;
        while (s < e) {
            os << "[" << *s << "]";
            s++;
        }
        return os;
    }
};

int main() {
    auto c = new MyVector<int>(1);
    c->push_back(10);
    c->push_back(11);
    std::cout << "c: " << *c << std::endl;
    auto d = *c;
    std::cout << "copy of c: " << d << std::endl;
    auto e = std::move(*c);
    delete c;
    std::cout << "moved c: " << e << std::endl;
}