C++11新特性- 更快的swap，右值引用和數(shù)據(jù)移動的應用場景

已經(jīng)連續(xù)兩篇文章說明右值引用和數(shù)據(jù)移動的概念，今天說明它們的應用場景。

我們以std::swap為例進行說明。

假設有下面的數(shù)據(jù)類：

struct?TestData{
????TestData(int?_size)
????????:size(_size)
????{
????????data=?new?int[size];
????}
????~TestData(){
????????if(data?!=?nullptr){
????????????delete?data;
????????}
????}
????TestData(const?TestData&?d)
????{
????????size?=?d.size;
????????if(data?!=?nullptr){
????????????delete?data;
????????}
????????data?=?new?int[size];
????????memcpy(data,?d.data,?size?*?sizeof(int));
????}
????TestData&?operator=(const?TestData&?d)
????{
????????size?=?d.size;
????????if(data?!=?nullptr){
????????????delete?data;
????????}
????????data?=?new?int[size];
????????memcpy(data,?d.data,?size?*?sizeof(int));
????????return?*this;
????}
????
????int?size?=?0;
????int*?data?=?nullptr;
};

這時一個簡單的數(shù)據(jù)類，定義了一個拷貝構造函數(shù)和一個賦值運算符。它們都實現(xiàn)了深拷貝。

C++11之前的swap

先看swap的實現(xiàn)：

template<classT>voidswap?(?T&?a,?T&?b?)
{
??T?c(a);?a=b;?b=c;
}

下面結合示例下面的代碼看看發(fā)生了什么。

當swap調(diào)用了T C(a)的時候，實際上是調(diào)用了拷貝構造函數(shù)，當swap代碼調(diào)用了賦值操作時，實際上是調(diào)用了賦值運算符。

由于拷貝構造函數(shù)和賦值運算符包含內(nèi)存拷貝操作，而這樣的操作共執(zhí)行了三次，所以在一個swap中一共存在三次內(nèi)存拷貝的操作。這種不必要的內(nèi)存操作很多情況下都會影響C++的執(zhí)行效率。

C++11之后的swap

引入了右值引用和數(shù)據(jù)移動的概念之后，代碼變成下面的樣子：

template<classT>voidswap?(T&?a,?T&?b)
{
??T?c(std::move(a));?a=std::move(b);?b=std::move(c);
}

由于std::move將變量類型轉換為右值引用，TestData有機會提供下面針對右值引用的構造函數(shù)和賦值運算符。

TestData(TestData&&?d)
????:size(d.size)
????,data(d.data)
{
????d.size?=?0;
????d.data?=?nullptr;
}
TestData&?operator=(const?TestData&&?d)
{
????size?=?d.size;
????data?=?d.data;
????return?*this;
}

由于代碼中使用內(nèi)存移管代替了不必要的內(nèi)存拷貝，因此效率會大大提高。

作者觀點

如果觀察C++11的標準庫，會發(fā)現(xiàn)很多類都增加了右值引用的參數(shù)，這實際上就是對數(shù)據(jù)移動的支持，也就是對高效率的支持。