移动构造函数

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T 的移动构造函数是非模板构造函数,其首个形参是 T&&const T&&volatile T&&const volatile T&&,且无其他形参,或剩余形参均有默认值。

目录

[编辑] 语法

类名 ( 类名 && ) (1) (C++11 起)
class_name ( 类名 && ) = default; (2) (C++11 起)
class_name ( 类名 && ) = delete; (3) (C++11 起)

其中 类名 必须指名当前类(或类模板的当前实例化),或在命名空间作用域或友元声明中声明时,必须是有限定的类名。

[编辑] 解释

  1. 移动构造函数的典型声明。
  2. 强制编译器生成移动构造函数。
  3. 避免隐式移动构造函数。

当(以直接初始化复制初始化)从同类型的右值(亡值或纯右值) (C++17 前)亡值 (C++17 起)初始化对象时,调用移动构造函数,情况包括

  • 初始化:T a = std::move(b);T a(std::move(b));,其中 b 类型为 T
  • 函数实参传递:f(std::move(a));,其中 a 类型为 TfRet f(T t)
  • 函数返回:在如 T f() 的函数中的 return a;,其中 a 类型为 T,它有移动构造函数。

当初始化器为纯右值时,通常会优化掉 (C++17 前)始终不会进行 (C++17 起)对移动构造函数的调用,见复制消除

典型的移动构造函数“窃取”实参曾保有的资源(例如指向动态分配对象的指针,文件描述符,TCP socket,I/O 流,运行的线程,等等),而非复制它们,并使其实参遗留于某个合法但不确定的状态。例如,从 std::string 或从 std::vector 移动可以导致实参被置为空。但是不应依赖此行为。对于某些类型,例如 std::unique_ptr,移动后的状态是完全指定的。

[编辑] 隐式声明的移动构造函数

若不对类类型(structclassunion)提供任何用户定义的移动构造函数,且下列各项均为真:

  • 隐式声明的移动构造函数并未因为下一节所详述的条件而被定义为弃置的
(C++14 前)

则编译器将声明一个移动构造函数,作为其类的非 explicitinline public 成员,签名为 T::T(T&&)

类可以拥有多个移动构造函数,例如 T::T(const T&&)T::T(T&&)。当存在用户定义的移动构造函数时,用户仍可用关键词 default 强制编译器生成隐式声明的移动构造函数。

隐式声明(或在其首个声明被预置)的移动构造函数,具有动态异常说明 (C++17 前)异常说明 (C++17 起)中所描述的异常说明。

[编辑] 弃置的隐式声明的移动构造函数

若下列任何一项为真,则类 T 的隐式声明或预置的移动构造函数被定义为弃置的

  • T 拥有无法移动(拥有被弃置、不可访问或有歧义的移动构造函数)的非静态数据成员;
  • T 拥有无法移动(拥有被弃置、不可访问或有歧义的移动构造函数)的直接或虚基类;
  • T 拥有带被弃置或不可访问的析构函数的直接或虚基类;
  • T 是联合式的类,且拥有带非平凡移动构造函数的变体成员;
  • T 拥有非静态数据成员或直接或虚基类,它无法平凡复制且没有移动构造函数。
(C++14 前)

重载决议忽略被弃置的隐式声明的移动构造函数(否则它会阻止从右值复制初始化)。

(C++14 起)

[编辑] 平凡移动构造函数

当下列各项全部为真时,类 T 移动构造函数为平凡的:

  • 它不是用户提供的(即它是隐式定义或预置的);
  • T 没有虚成员函数;
  • T 没有虚基类;
  • T 的每个直接基类选择的移动构造函数都是平凡的;
  • T 的每个类类型(或类类型数组)的非静态成员选择的移动构造函数都是平凡的;
  • T 没有 volatile 限定类型的非静态数据成员。
(C++14 起)

平凡移动构造函数是与平凡复制构造函数实施相同动作的构造函数,即它如同用 std::memmove 来进行对象表示的复制。所有与 C 兼容的数据类型(POD 类型)均为可平凡移动的。

[编辑] 隐式定义的移动构造函数

若隐式声明的移动构造函数既未弃置亦非平凡,则当其被 ODR 式使用时,它为编译器所定义(生成并编译函数体)。对于 union 类型,隐式定义的移动构造函数(如同以 std::memmove)复制其对象表示。对于非联合类类型(classstruct),移动构造函数用以亡值实参执行的直接初始化,按照初始化顺序,对对象的各基类和非静态成员进行完整的逐对象移动。若它满足对于 constexpr 构造函数的要求,则生成的移动构造函数为 constexpr

[编辑] 注解

为使强异常保证可行,用户定义的移动构造函数不应抛出异常。例如,std::vector 在需要重新放置元素时,基于 std::move_if_noexcept 在移动和复制之间选择。

若一同提供了复制和移动构造函数而没有其他可行的构造函数,则当实参是相同类型的右值(如 std::move 的结果的亡值,或如无名临时量的纯右值)时,重载决议选择移动构造函数,而当实参是左值(具名对象或返回左值引用的函数/运算符)时,重载决议选择复制构造函数。若只提供复制构造函数,则所有实参类别都选择它(只要它接收到 const 的引用,因为右值能绑定到 const 引用),这使得在移动不可用时,以复制为移动的后备。

当接收右值引用为其形参时,构造函数被称作‘移动构造函数’。它没有义务移动任何内容,不要求类拥有要被移动的资源,而且在受允许(但可能没意义)的以 const 右值引用(const T&&)为形参的情况中,‘移动构造函数’可能无法移动资源。

[编辑] 示例

#include <string>
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <utility>
 
struct A
{
    std::string s;
    int k;
    A() : s("test"), k(-1) { }
    A(const A& o) : s(o.s), k(o.k) { std::cout << "move failed!\n"; }
    A(A&& o) noexcept :
           s(std::move(o.s)),       // 类类型成员的显式移动
           k(std::exchange(o.k, 0)) // 非类类型成员的显式移动
    { }
};
 
A f(A a)
{
    return a;
}
 
struct B : A
{
    std::string s2;
    int n;
    // 隐式移动构造函数 B::(B&&)
    // 调用 A 的移动构造函数
    // 调用 s2 的移动构造函数
    // 并进行 n 的逐位复制
};
 
struct C : B
{
    ~C() { } // 析构函数阻止隐式移动构造函数 C::(C&&)
};
 
struct D : B
{
    D() { }
    ~D() { }          // 析构函数阻止隐式移动构造函数 D::(D&&)
    D(D&&) = default; // 强制生成移动构造函数
};
 
int main()
{
    std::cout << "Trying to move A\n";
    A a1 = f(A()); // 按值返回时,从函数形参移动构造其目标
    std::cout << "Befoer move, a1.s = " << std::quoted(a1.s) << " a1.k = " << a1.k << '\n';
    A a2 = std::move(a1); // 从亡值移动构造
    std::cout << "After move, a1.s = " << std::quoted(a1.s) << " a1.k = " << a1.k << '\n';
 
    std::cout << "Trying to move B\n";
    B b1;
    std::cout << "Before move, b1.s = " << std::quoted(b1.s) << "\n";
    B b2 = std::move(b1); // 调用隐式移动构造函数
    std::cout << "After move, b1.s = " << std::quoted(b1.s) << "\n";
 
    std::cout << "Trying to move C\n";
    C c1;
    C c2 = std::move(c1); // 调用复制构造函数
 
    std::cout << "Trying to move D\n";
    D d1;
    D d2 = std::move(d1);
}

输出:

Trying to move A
Befoer move, a1.s = "test" a1.k = -1
After move, a1.s = "" a1.k = 0
Trying to move B
Before move, b1.s = "test"
After move, b1.s = ""
Trying to move C
move failed!
Trying to move D