移动构造函数
类 T
的移动构造函数是非模板构造函数,其首个形参是 T&&、const T&&、volatile T&& 或 const volatile T&&,且无其他形参,或剩余形参均有默认值。
语法
类名 ( 类名 && )
|
(1) | (C++11 起) | |||||||
类名 ( 类名 && ) = default;
|
(2) | (C++11 起) | |||||||
类名 ( 类名 && ) = delete;
|
(3) | (C++11 起) | |||||||
其中 类名 必须指名当前类(或类模板的当前实例化),或在命名空间作用域或友元声明中声明时,必须是有限定的类名。
解释
当(以直接初始化或复制初始化)从同类型的右值(亡值或纯右值) (C++17 前)亡值 (C++17 起)初始化对象时,调用移动构造函数,情况包括
- 初始化:T a = std::move(b); 或 T a(std::move(b));,其中
b
类型为T
; - 函数实参传递:f(std::move(a));,其中
a
类型为T
而f
为 Ret f(T t) ; - 函数返回:在如 T f() 的函数中的 return a;,其中
a
类型为T
,它有移动构造函数。
当初始化器为纯右值时,通常会优化掉 (C++17 前)始终不会进行 (C++17 起)对移动构造函数的调用,见复制消除。
典型的移动构造函数“窃取”实参曾保有的资源(例如指向动态分配对象的指针,文件描述符,TCP socket,I/O 流,运行的线程,等等),而非复制它们,并使其实参遗留于某个合法但不确定的状态。例如,从 std::string 或从 std::vector 移动可以导致实参被置为空。但是不应依赖此行为。对于某些类型,例如 std::unique_ptr,移动后的状态是完全指定的。
隐式声明的移动构造函数
若不对类类型(struct、class 或 union)提供任何用户定义的移动构造函数,且下列各项均为真:
则编译器将声明一个移动构造函数,作为其类的非 explicit 的 inline public
成员,签名为 T::T(T&&)
。
类可以拥有多个移动构造函数,例如 T::T(const T&&) 和 T::T(T&&)。当存在用户定义的移动构造函数时,用户仍可用关键词 default
强制编译器生成隐式声明的移动构造函数。
隐式声明(或在其首个声明被预置)的移动构造函数,具有动态异常说明 (C++17 前)异常说明 (C++17 起)中所描述的异常说明。
弃置的隐式声明的移动构造函数
若下列任何一项为真,则类 T
的隐式声明或预置的移动构造函数被定义为弃置的:
-
T
拥有无法移动(拥有被弃置、不可访问或有歧义的移动构造函数)的非静态数据成员; -
T
拥有无法移动(拥有被弃置、不可访问或有歧义的移动构造函数)的直接或虚基类; -
T
拥有带被弃置或不可访问的析构函数的直接或虚基类; -
T
是联合式的类,且拥有带非平凡移动构造函数的变体成员。
重载决议忽略被弃置的预置移动构造函数(否则它会阻止从右值复制初始化)。
平凡移动构造函数
当下列各项全部为真时,类 T
移动构造函数为平凡的:
- 它不是用户提供的(即它是隐式定义或预置的);
-
T
没有虚成员函数; -
T
没有虚基类; - 为
T
的每个直接基类选择的移动构造函数都是平凡的; - 为
T
的每个类类型(或类类型数组)的非静态成员选择的移动构造函数都是平凡的。
平凡移动构造函数是与平凡复制构造函数实施相同动作的构造函数,即它如同用 std::memmove 来进行对象表示的复制。所有与 C 兼容的数据类型(POD 类型)均为可平凡移动的。
隐式定义的移动构造函数
若隐式声明的移动构造函数既未弃置亦非平凡,则当其被 ODR 式使用时,它为编译器所定义(生成并编译函数体)。对于 union 类型,隐式定义的移动构造函数(如同以 std::memmove)复制其对象表示。对于非联合类类型(class 与 struct),移动构造函数用以亡值实参执行的直接初始化,按照初始化顺序,对对象的各基类和非静态成员进行完整的逐对象移动。若它满足对于 constexpr 构造函数的要求,则生成的移动构造函数为 constexpr
。
注解
为使强异常保证可行,用户定义的移动构造函数不应抛出异常。例如,std::vector 在需要重新放置元素时,基于 std::move_if_noexcept 在移动和复制之间选择。
若一同提供了复制和移动构造函数而没有其他可行的构造函数,则当实参是相同类型的右值(如 std::move 的结果的亡值,或如无名临时量的纯右值)时,重载决议选择移动构造函数,而当实参是左值(具名对象或返回左值引用的函数/运算符)时,重载决议选择复制构造函数。若只提供复制构造函数,则所有实参类别都选择它(只要它接收到 const 的引用,因为右值能绑定到 const 引用),这使得在移动不可用时,以复制为移动的后备。
当接收右值引用为其形参时,构造函数被称作“移动构造函数”。它没有义务移动任何内容,不要求类拥有要被移动的资源,而且在受允许(但可能没意义)的以 const 右值引用(const T&&)为形参的情况中,‘移动构造函数’可能无法移动资源。
示例
#include <string> #include <iostream> #include <iomanip> #include <utility> struct A { std::string s; int k; A() : s("test"), k(-1) { } A(const A& o) : s(o.s), k(o.k) { std::cout << "move failed!\n"; } A(A&& o) noexcept : s(std::move(o.s)), // 类类型成员的显式移动 k(std::exchange(o.k, 0)) // 非类类型成员的显式移动 { } }; A f(A a) { return a; } struct B : A { std::string s2; int n; // 隐式移动构造函数 B::(B&&) // 调用 A 的移动构造函数 // 调用 s2 的移动构造函数 // 并进行 n 的逐位复制 }; struct C : B { ~C() { } // 析构函数阻止隐式移动构造函数 C::(C&&) }; struct D : B { D() { } ~D() { } // 析构函数阻止隐式移动构造函数 D::(D&&) D(D&&) = default; // 强制生成移动构造函数 }; int main() { std::cout << "Trying to move A\n"; A a1 = f(A()); // 按值返回时,从函数形参移动构造其目标 std::cout << "Before move, a1.s = " << std::quoted(a1.s) << " a1.k = " << a1.k << '\n'; A a2 = std::move(a1); // 从亡值移动构造 std::cout << "After move, a1.s = " << std::quoted(a1.s) << " a1.k = " << a1.k << '\n'; std::cout << "Trying to move B\n"; B b1; std::cout << "Before move, b1.s = " << std::quoted(b1.s) << "\n"; B b2 = std::move(b1); // 调用隐式移动构造函数 std::cout << "After move, b1.s = " << std::quoted(b1.s) << "\n"; std::cout << "Trying to move C\n"; C c1; C c2 = std::move(c1); // 调用复制构造函数 std::cout << "Trying to move D\n"; D d1; D d2 = std::move(d1); }
输出:
Trying to move A Before move, a1.s = "test" a1.k = -1 After move, a1.s = "" a1.k = 0 Trying to move B Before move, b1.s = "test" After move, b1.s = "" Trying to move C move failed! Trying to move D
缺陷报告
下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。
DR | 应用于 | 出版时的行为 | 正确行为 |
---|---|---|---|
CWG 1402 | C++11 | 本会调用非平凡复制构造函数的预置移动构造函数被弃置; 被弃置的预置移动构造函数仍参与重载决议 |
允许调用这种复制构造函数; 使之在重载决议中被忽略 |
CWG 2094 | C++11 | volatile 子对象丢弃预置的移动构造函数的平凡性(CWG 496) | 平凡性不受影响 |