C++11新特性- 更快的swap，右值引用和数据移动的应用场景

已经连续两篇文章说明右值引用和数据移动的概念，今天说明它们的应用场景。

我们以std::swap为例进行说明。

假设有下面的数据类：

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;
};

这时一个简单的数据类，定义了一个拷贝构造函数和一个赋值运算符。它们都实现了深拷贝。

C++11之前的swap

先看swap的实现：

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

下面结合示例下面的代码看看发生了什么。

当swap调用了T C(a)的时候，实际上是调用了拷贝构造函数，当swap代码调用了赋值操作时，实际上是调用了赋值运算符。

由于拷贝构造函数和赋值运算符包含内存拷贝操作，而这样的操作共执行了三次，所以在一个swap中一共存在三次内存拷贝的操作。这种不必要的内存操作很多情况下都会影响C++的执行效率。

C++11之后的swap

引入了右值引用和数据移动的概念之后，代码变成下面的样子：

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

由于std::move将变量类型转换为右值引用，TestData有机会提供下面针对右值引用的构造函数和赋值运算符。

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;
}

由于代码中使用内存移管代替了不必要的内存拷贝，因此效率会大大提高。

作者观点

如果观察C++11的标准库，会发现很多类都增加了右值引用的参数，这实际上就是对数据移动的支持，也就是对高效率的支持。