移动语义与const参考

问题描述

我的班级有字符串变量,我想用传递给构造函数的值来初始化它们。

我的老师认为我们可以将字符串作为const-reference传递:

MyClass::MyClass(const std::string &title){
  this->title = title
}

但是Clang-Tidy建议使用move命令:

MyClass::MyClass(std::string title){
  this->title = std::move(title)
}

所以我想知道在现代C ++中执行此操作的正确方法是什么。

我已经环顾四周,但是没有什么真正回答我的问题。预先感谢!

解决方法

没有一个是最佳选择,因为它们都先默认构造title,然后再复制分配移动分配。使用成员初始化器列表。

MyClass::MyClass(const std::string& title) : title(title) {}         // #1
// or
MyClass::MyClass(std::string title) : title(std::move(title)) {}     // #2
//or
MyClass::MyClass(const std::string& title) : title(title) {}         // #3
MyClass::MyClass(std::string&& title) : title(std::move(title)) {}   // #3

让我们看看它们,看看在C ++ 17中会发生什么:


#1-具有const&的单个转换构造函数。

MyClass::MyClass(const std::string& title) : title(title) {}

这将通过以下一种方式创建1或2个std::string

  • 成员是复制构造的。
  • std::stringstd::string转换构造函数构造,然后成员被复制构造。

#2-单个转换构造函数按值获取std::string

MyClass(std::string title) : title(std::move(title)) {}

这将通过以下一种方式创建1或2个std::string

  • return value optimization从临时(str1 + str2构造参数,然后成员被移动构造。
  • 参数是复制构造的,然后成员是移动构造的。
  • 参数是移动构造的,然后成员是移动构造的。
  • 该参数由std::string转换构造函数构造,然后将该成员移动构造。

#3-组合两个转换构造函数。

MyClass(const std::string& title) : title(title) {}
MyClass(std::string&& title) : title(std::move(title)) {}

这将通过以下一种方式创建1或2个std::string

  • 成员是复制构造的。
  • 该成员是移动构造的。
  • std::stringstd::string转换构造函数构造,然后成员被移动构造。

到目前为止,选项#3似乎是最有效的选项。让我们进一步检查一些选项。


#4-与#3类似,但将移动转换构造函数替换为转发构造函数。

MyClass(const std::string& title) : title(title) {}                       // A
template<typename... Args>
explicit MyClass(Args&&... args) : title(std::forward<Args>(args)...) {}  // B

这将始终以下列方式之一创建1 std::string

  • 该成员是通过A构建的副本。
  • 该成员是通过B构建的。
  • 该成员由std::string(可能是转换的)构造函数通过B构造。

#5-仅用于转发构造函数-从#4中删除复制转换构造函数。

template<typename... Args>
explicit MyClass(Args&&... args) : title(std::forward<Args>(args)...) {}

这将总是像#4一样创建1 std::string,但是所有操作都是通过转发构造函数完成的。

  • 成员是复制构造的。
  • 该成员是移动构造的。
  • 该成员由std::string(可能是转换的)构造函数构造。

#6-单个参数转发转换构造函数。

template<typename T>
explicit MyClass(T&& title) : title(std::forward<T>(title)) {}

这将始终像1在#4和#5中那样创建1 std::string,但只会采用一个参数并将其转发给std::string构造函数。

  • 成员是复制构造的。
  • 该成员是移动构造的。
  • 该成员由std::string转换构造函数构造。

如果要在#6构造函数中使用多个参数,可以轻松使用

选项MyClass进行完美的转发。假设您有一个int成员和另一个std::string成员:

template<typename T,typename U>
MyClass(int X,T&& title,U&& title2) :
    x(X),title(std::forward<T>(title)),title2(std::forward<U>(title2))
{}
,

复制参考会创建原始变量的副本(原始变量和新变量位于不同的区域),将局部变量强制转换为局部变量的右值(同样,原始变量和新变量位于不同的区域)

从编译器的角度来看,move可能(现在)更快:

#include <string>

void MyClass(std::string title){
  std::string title2 = std::move(title);
}

翻译为:

MyClass(std::__cxx11::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >): # @MyClass(std::__cxx11::basic_string<char,std::allocator<char> >)
        sub     rsp,40
        mov     rax,rdi
        lea     rcx,[rsp + 24]
        mov     qword ptr [rsp + 8],rcx
        mov     rdi,qword ptr [rdi]
        lea     rdx,[rax + 16]
        cmp     rdi,rdx
        je      .LBB0_1
        mov     qword ptr [rsp + 8],rdi
        mov     rsi,qword ptr [rax + 16]
        mov     qword ptr [rsp + 24],rsi
        jmp     .LBB0_3
.LBB0_1:
        movups  xmm0,xmmword ptr [rdi]
        movups  xmmword ptr [rcx],xmm0
        mov     rdi,rcx
.LBB0_3:
        mov     rsi,qword ptr [rax + 8]
        mov     qword ptr [rsp + 16],rsi
        mov     qword ptr [rax],rdx
        mov     qword ptr [rax + 8],0
        mov     byte ptr [rax + 16],0
        cmp     rdi,rcx
        je      .LBB0_5
        call    operator delete(void*)
.LBB0_5:
        add     rsp,40
        ret

但是,

void MyClass(std::string& title){
  std::string title = title;
}

生成更大的代码(与GCC类似):

MyClass(std::__cxx11::basic_string<char,std::allocator<char> >&): # @MyClass(std::__cxx11::basic_string<char,std::allocator<char> >&)
        push    r15
        push    r14
        push    rbx
        sub     rsp,48
        lea     r15,[rsp + 32]
        mov     qword ptr [rsp + 16],r15
        mov     r14,qword ptr [rdi]
        mov     rbx,qword ptr [rdi + 8]
        test    r14,r14
        jne     .LBB0_2
        test    rbx,rbx
        jne     .LBB0_11
.LBB0_2:
        mov     qword ptr [rsp + 8],rbx
        mov     rax,r15
        cmp     rbx,16
        jb      .LBB0_4
        lea     rdi,[rsp + 16]
        lea     rsi,[rsp + 8]
        xor     edx,edx
        call    std::__cxx11::basic_string<char,std::allocator<char> >::_M_create(unsigned long&,unsigned long)
        mov     qword ptr [rsp + 16],rax
        mov     rcx,qword ptr [rsp + 8]
        mov     qword ptr [rsp + 32],rcx
.LBB0_4:
        test    rbx,rbx
        je      .LBB0_8
        cmp     rbx,1
        jne     .LBB0_7
        mov     cl,byte ptr [r14]
        mov     byte ptr [rax],cl
        jmp     .LBB0_8
.LBB0_7:
        mov     rdi,rax
        mov     rsi,r14
        mov     rdx,rbx
        call    memcpy
.LBB0_8:
        mov     rax,qword ptr [rsp + 8]
        mov     qword ptr [rsp + 24],qword ptr [rsp + 16]
        mov     byte ptr [rcx + rax],0
        mov     rdi,qword ptr [rsp + 16]
        cmp     rdi,r15
        je      .LBB0_10
        call    operator delete(void*)
.LBB0_10:
        add     rsp,48
        pop     rbx
        pop     r14
        pop     r15
        ret
.LBB0_11:
        mov     edi,offset .L.str
        call    std::__throw_logic_error(char const*)
.L.str:
        .asciz  "basic_string::_M_construct null not valid"

是的,std::move更好(在这种情况下)。

,

可以使用const引用,然后使用成员初始化列表:

MyClass(const std::string &title) : m_title{title}

其中m_title是您在课程中的成员字符串。

您可以在这里找到有用的帮助:Constructor member initializer lists

,

有2种情况:std::string lvalue rvalue

std::string const&版本中,左值情况足够有效,通过引用传递然后复制。但是右值将被复制,而不是移动,这会大大降低效率。

std::string版本中,左值在传递时被复制,然后移动到该成员。在这种情况下,右值将被移动两次。但通常是移动构造函数便宜

此外,在std::string&&版本中,它不能接收左值,但是右值已通过引用被传递然后被移动 ,胜过两次移动。

很明显,这是const&&&的最佳实践,就像STL总是那样。但是如果move构造函数足够便宜,那么按值传递和move也是可以接受的。