“复制赋值”和“移动赋值”的思考

Posted 2020-09-18 axianzZ

概述

从 C++ 11 中开始，该语言支持两种类型的分配：复制赋值和移动赋值。其中的内部细节是咋样的呢？今天跟踪了一下，是个蛮有趣的过程。下面我们以一个简单的类来做个分析。

#ifndef HASPTR_H
#define HASPTR_H


#include <string>

class HasPtr {
public:
    friend void swap(HasPtr&, HasPtr&);
    HasPtr(const std::string& s = std::string());
    HasPtr(const HasPtr& hp);
    HasPtr(HasPtr&& p) noexcept;
    HasPtr& operator=(HasPtr rhs);
    // HasPtr& operator=(const HasPtr &rhs);
    // HasPtr& operator=(HasPtr &&rhs) noexcept;
    ~HasPtr();

private:
    std::string* ps;
    int i;
};

#endif // HASPTR_H


#include "hasptr.h"
#include <iostream>

inline void swap(HasPtr& lhs, HasPtr& rhs)
{
    using std::swap;
    swap(lhs.ps, rhs.ps);
    swap(lhs.i, rhs.i);
    std::cout << "call swap" << std::endl;
}

HasPtr::HasPtr(const std::string& s) : ps(new std::string(s)), i()
{
    std::cout << "call constructor" << std::endl;
}

//这里的i+1只是为了方便调试的时候看过程，实际是不用加1的
HasPtr::HasPtr(const HasPtr& hp) : ps(new std::string(*hp.ps)), i(hp.i + 1)
{
    std::cout << "call copy constructor" << std::endl;
}

HasPtr::HasPtr(HasPtr&& p) noexcept : ps(p.ps), i(p.i)
{
    p.ps = 0;
    std::cout << "call move constructor" << std::endl;
}

HasPtr& HasPtr::operator=(HasPtr rhs)
{
    swap(*this, rhs);
    return *this;
}

HasPtr::~HasPtr()
{
    std::cout << "call destructor" << std::endl;
    delete ps;
}

主函数

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    HasPtr hp1("hello"), hp2("World"), *pH = new HasPtr("World");
    hp1 = hp2;
    hp1 = std::move(*pH);

    return a.exec();
}

下面我们开始调试：

输出：

我们通过构造函数构造了三个变量，他们的值和

	address	ps	i
hp1	0x28fe64	"hello"	0
hp2	0x28fe5c	"World"	0
pH	0x28fe9c	"World"	0

 

 

 

复制赋值

我们接着单步走：

可以发现首先调用了复制构造函数，构造了一个和hp2一样的临时变量

	address	ps	i
this	0x28fe2c	"World"	1
hp2	0x28fe5c	"World"	0

 

 

 

下一步：

到这里才开始进行赋值运算，我们对比一下数据：

	address	ps	i
this	0x28fe2c	"hello"	0
rhs	0x28fe8c	"World"	1

 

 

 

这里的rhs就是我们刚刚分配的临时变量，那么this就是hp1，所以最终是我们的临时变量和hp1交换，我们接着走：

这里lhs的地址就是：0x28fe64，就是hp1的地址，交换之后：

到此hp1和临时变量的值就完全交换过来了，也就是说hp1 = hp1了。

	address	ps	i
lhs	0x28fe64	"World"	1
rhs	0x28fe8c	"hello"	0

 

 

 

 

可是我们接着运行，发现进入了一个析构函数：

 

看一下地址是0x28fe8c以及其值，这是临时变量，临时变量不用了，所以被销毁了，至此我们的复制赋值运算就结束了。

移动赋值

我们看一下移动赋值赋值：

 

首先进入移动函数，这里只是使指针指向了pH的数据，并未构造新的数据，变量右值引用了pH，只是相当于换了个名字。

接下来开始进入赋值运算：

 

这里两个交换的值是hp1和pH,和复制赋值不同，它是和临时变量交换数据，

 

后面进入析构函数：

它释放掉了pH的数据。

 

可以看出来，pH的值被释放掉了。

总结

调试过后，我们发现，赋值运算的过程并非像想象中那么简单，是不是？复制赋值还是开辟一个临时变量用于转化，这个耗费了额外的空间资源。

移动赋值就可以避免这个问题，但是需要注意的是，移动赋值使用的是右值，用完之后就被销毁了，所以，如果想把一个左值当做右值来用，必须确保这个左值在这之后不需要使用了。

 参考：

1. 　　《C++ primer》