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c++ - 移动语义 C++11(Bjarne Stroustrup 书,第 75 页)

coder 2023-11-17 原文

我试图让我清楚移动语义。我正在关注 Bjarne Stroustrup 书第 4 版的示例,但我真的迷路了。

他说,当有很多元素(在类 vector 中)时,对象的拷贝可能会很昂贵,因此移动语义是解决方案。

像这样想:

vector 结果 = vector1 + vector2 + vector3;

顺序可能不对,但它会(vector2 + vector3)生成部分结果result1,result1 + vector1,生成结果;

我重载了运算符+:

Vector operator+(const Vector &a,const Vector &b)
{

  if(a.size()!=b.size()) {
      throw length_error{"Length of vectors must match for summing"};
  }

  Vector result(a.size());
  cout << "Intermediate result for sum created" << endl;
  for(long unsigned  int i=0; i<result.size();i++){
      result[i] = a[i] + b[i];
  }
  return result;
}

我还创建了一个移动构造函数:

Vector::Vector(Vector&& orig) noexcept
  :elem{orig.elem},
   sz{orig.sz}
{
  cout << "Move constructor called" << endl;
  orig.elem = nullptr;          // We own the array now
  orig.sz = 0;
}

所以没有执行复制操作。但是有些事情我不明白。一个仅与 c++ 相关,另一个与 c++11 相关。

那么首先:

如您所见,当 operator+ 退出时,Vector 结果应该被销毁。但不是在内容被复制到 vector 的另一个实例之后。我称之为部分结果 1。

这永远不会发生,程序的输出是这样的:

  • 已创建新类 vector <-- 部分结果="" 1="">
  • 创建总和的中间结果 <-- 已应用="">
  • 已创建新类 vector <-- 部分结果="" 2="" 的构造函数="" -=""> 转到结果
  • 创建总和的中间结果 <-- 已应用="">
  • 类 vector 已销毁 <-- 我理解部分结果="" 1="">

但是直到程序结束我才看到第二个部分结果被销毁。我也没有看到任何复制操作(我已经完成了 operator= 和复制构造函数)。

所以我不明白。如果变量 Vector result 的范围在 operator+ 内,则内容必须复制到另一个变量。那还没有完成。似乎总和的最后一个结果只是分配给总和的 Vector 结果。

第二个:

不执行任何移动操作。我无法让移动语义在这里工作。我看了一下 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=52745并应用了那里的内容,但无论如何都没有移动操作。

每个结果都是正确的。

很明显,我做错了什么。

您可以从这里获取整个代码(使用 autotools config + eclipse):

http://static.level2crm.com/cx11-learn-20140218.tar.bz2

谁能解释一下这里发生了什么?

最好的问候,

最佳答案

首先,这里没有移动构造。发生了 NRVO(根据对您问题的评论),但如果您想证明发生了移动构造,您应该尝试复制一个临时文件。尝试按如下方式重新实现您的运算符:

// Note that the first parameter is taken by value.
Vector operator+(Vector a, const Vector &b)
{
  cout << "Intermediate result for sum created or moved from a" << endl;

  // NOTE: Could be implemented as operator+= and written a += b.
  if(a.size()!=b.size()) {
      throw length_error{"Length of vectors must match for summing"};
  }

  for(long unsigned  int i=0; i<a.size();i++){
      a[i] += b[i];
  }
  // END NOTE

  return a;
}

请注意,您的运算符(operator)现在需要一个本地“拷贝”作为第一个参数。在第一个总和中,由于 Vector& 将作为参数提供(对象有一个名称),复制构造函数将被调用并创建一个带有新缓冲区的对象(你正在用你的 结果局部变量)。然后,将形成一个临时对象,因此在第二次调用您的 operator+ 时,将提供一个 Vector&& 作为第一个参数,并调用移动构造函数,有效地窃取临时缓冲区。

如果您根据评论阻止构造函数省略,您应该能够看到调用了一些移动构造函数。

编辑:更详细的解释为什么你不会在你的情况下采取行动。简而言之,C++ 不会变魔术 :)

在链式加法的情况下移动的目的是避免由于创建临时对象而重复创建 Vector 的缓冲区。目的是重用临时缓冲区来存储结果,而不是因为临时缓冲区的破坏而丢失缓冲区。

在您的情况下,您甚至没有尝试复制 Vector 的缓冲区。您在此行上明确创建了一个新缓冲区:

Vector result(a.size());

您说的是“请为结果创建一个大小合适的 vector ”,并且每次添加都执行一次。如果你知道 a 很快就会死亡,你最好说“请窃取 a 的缓冲区”。是这样写的:

Vector result(a);

但是要让它工作,a 必须引用一个即将消亡的对象,这意味着 a 必须是 Vector&& 类型.完成此操作后,result 已包含 a 的值,因此您所要做的就是添加 b 的元素的值。

for(long unsigned  int i=0; i<result.size();i++){
  result[i] += b[i];
}

(用 += 表达 + 是惯用的) 所以为了证明移动构造,你应该有一个你的 operator+ 的定义,它的签名是:

Vector operator+(Vector&& a, const Vector &b)  {
  if(a.size()!=b.size()) {
    throw length_error{"Length of vectors must match for summing"};
  }

  Vector result(a);
  cout << "Intermediate result for sum moved from a" << endl;
  for(long unsigned  int i=0; i<result.size();i++){
    result[i] += b[i];
  }
  return result;
}

但这不适用于第一次添加,因为它不是将临时对象添加到另一个命名对象,而是添加两个命名对象。您应该重载处理左值引用的 operator+:

Vector operator+(const Vector& a, const Vector &b) {
  if(a.size()!=b.size()) {
    throw length_error{"Length of vectors must match for summing"};
  }

  Vector result(a); // In this case, this is a copy
  cout << "Intermediate result for sum created" << endl;
  for(long unsigned  int i=0; i<result.size();i++){
    result[i] += b[i];
  }
  return result;
}

请注意,两个版本共享相同的文本。这带来了另一种惯用的做法:通过要求 operator+ 的左侧按值传递,让编译器决定是进行移动还是复制,只需要一个重载。 (这是我回答开头的版本。

关于c++ - 移动语义 C++11(Bjarne Stroustrup 书,第 75 页),我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/21852982/

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