C++ 的右值引用和移动语义

在 C++ 11 之前，常量引用可以避免拷贝，直接传递临时对象。

ini 复制代码

int x = 10;
const int &ref = x + 1; // 合法，绑定到临时对象
// int &ref2 = x + 1; // 错误，非 const 引用不能绑定临时对象

函数参数中的常量引用：

c 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

void print(const int &value) { // 常量引用，避免拷贝且防止修改
    cout << value << endl;
}

int main() {
    int x = 10;
    print(x);      // 传递变量
    print(20);     // 传递临时对象
    print(x + 30); // 传递表达式
    return 0;
}

C++ 11 引入了右值引用（&&），用于支持移动语义和完美转发，优化性能。

左值（Lvalue）是指有固定内存地址，可以取地址的对象（比如变量）。右值（Rvalue）是指临时对象或字面量，没有固定地址（比如x + 1、字面量42）。

右值引用可以绑定到右值，用于实现移动语义（避免拷贝）：

c 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

void print(int &lvalue) {
    cout << "左值: " << lvalue << endl;
}

void print(int &&rvalue) {
    cout << "右值: " << rvalue << endl;
}

int main() {
    int x = 10;
    print(x);      // 调用左值版本
    print(20);     // 调用右值版本
    print(x + 30); // 调用右值版本
    return 0;
}

输出：

makefile 复制代码

左值: 10
右值: 20
右值: 40

右值引用常用于移动构造和移动赋值，避免深拷贝：

arduino 复制代码

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class MyString {
private:
    char *data;
public:
    MyString(const char *str) {
        data = new char[strlen(str) + 1];
        strcpy(data, str);
        cout << "构造: " << data << endl;
    }

    // 移动构造函数
    MyString(MyString &&other) noexcept : data(other.data) {
        other.data = nullptr; // 转移资源
        cout << "移动构造" << endl;
    }

    ~MyString() {
        if (data) {
            cout << "析构: " << data << endl;
            delete[] data;
        }
    }
};

int main() {
    MyString s1("Hello");
    MyString s2 = move(s1); // move 函数将 s1 转换为右值，触发移动构造，避免拷贝。
    return 0;
}

输出：

makefile 复制代码

构造: Hello
移动构造
析构: Hello

在这段代码中：

kotlin 复制代码

// 移动构造函数
MyString(MyString &&other) noexcept : data(other.data) {
    other.data = nullptr; // 转移资源
    cout << "移动构造" << endl;
}

MyString &&other 表示右值引用，表示 other 是一个右值（临时对象或即将销毁的对象）。: data(other.data) 表示将 other 的 data 指针直接赋值给当前对象的 data。other.data = nullptr，将 other 的 data 置为空，避免 other 析构时释放同一块内存。noexcept 表示这个函数不会抛出异常，移动构造函数通常需要时 noexcept 的，标准库（如 std::vector ）在移动元素时会优先选择 noexcept 的移动构造函数，否则可能退回到拷贝。

如果没有移动构造函数，MyString s2 = s1 会调用拷贝构造函数，默认会执行深拷贝。如果没有定义拷贝构造函数，编译器会生成默认的拷贝构造函数，导致浅拷贝（s1 和 s2 共享 data），析构时会重复释放内存，引发崩溃。

实现拷贝构造函数：

arduino 复制代码

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

class MyString {
private:
    char *data;
public:
    // 构造函数
    MyString(const char *str) {
        data = new char[strlen(str) + 1];
        strcpy(data, str);
        cout << "构造: " << data << endl;
    }

    // 拷贝构造函数
    MyString(const MyString &other) {
        data = new char[strlen(other.data) + 1];
        strcpy(data, other.data);
        cout << "拷贝构造: " << data << endl;
    }

    // 移动构造函数
    MyString(MyString &&other) noexcept : data(other.data) {
        other.data = nullptr;
        cout << "移动构造" << endl;
    }

    // 析构函数
    ~MyString() {
        if (data) {
            cout << "析构: " << data << endl;
            delete[] data;
        }
    }
};

int main() {
    MyString s1("Hello");
    MyString s2 = move(s1); // 移动构造
    return 0;
}

如果 s1 即将销毁（比如临时对象），这种拷贝是浪费的。移动构造函数通过将 s1 的 data 直接给 s2，避免了深拷贝。s1 的 data 被置为 nullptr，确保它不会重复释放内存。移动操作（指针赋值）比拷贝（内存分配和复制）快得多。

std::move 的作用并不是真正"移动"数据，它只是将对象转换为右值，告诉编译器可以调用移动构造函数。

移动语义将资源从一个对象"转移"到另一个对象，而不是拷贝。它主要用于临时对象（右值）即将销毁或者需要高校转移资源（如动态内存、文件句柄）。