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wzjs 2025/9/6 19:48:54

辽宁网站开发,北郊网站建设公司,学校网站风格,中国城乡住建部建设部网站1.左值 (lvalue) 与右值 (rvalue) 1.1 左值 (lvalue) 定义：具有持久身份、可以取地址的表达式。特点： 有名称的变量或对象可以出现在赋值语句的左侧生命周期通常超出当前表达式可以多次使用示例： int x 10; // x是左值 int* p …

1.左值 (lvalue) 与右值 (rvalue)

1.1 左值 (lvalue)

定义：具有持久身份、可以取地址的表达式。

特点：

有名称的变量或对象
可以出现在赋值语句的左侧
生命周期通常超出当前表达式
可以多次使用

示例：

int x = 10;     // x是左值
int* p = &x;    // 可以取地址
x = 20;         // 可以出现在赋值左侧
std::string s = "hello";  // s是左值

1.2 右值 (rvalue)

定义：临时对象或字面量，即将被销毁的值。

特点：

通常是临时对象或字面量
不能取地址
只能出现在赋值语句的右侧
生命周期通常仅限于当前表达式

示例：

int y = 10 + 20;   // 10+20的结果是右值
std::string("temp");  // 临时string对象是右值
int z = y;         // y是左值，但转换为右值使用

1.3 值类别扩展 (C++11)

C++11 引入了更精细的值类别划分：

       表达式/   \glvalue  rvalue/    \   /    \
lvalue   xvalue   prvalue

glvalue (generalized lvalue)：有身份的表达式
rvalue：可移动的表达式
xvalue (eXpiring value)：将亡值，可以被移动的资源
prvalue (pure rvalue)：纯右值，如字面量或临时对象

2.移动语义 (Move Semantics)

2.1 为什么需要移动语义？

传统拷贝语义在处理资源管理类对象时效率低下：

std::vector<int> createVector() 
{std::vector<int> v(1000000);  // 大vectorreturn v;  // 传统C++会进行深拷贝
}

移动语义允许"偷取"临时对象的资源，避免不必要的拷贝。

2.2 移动构造函数与移动赋值运算符

移动构造函数：

class MyString 
{
public:// 移动构造函数MyString(MyString&& other) noexcept : data(other.data), size(other.size) {other.data = nullptr;  // 使源对象处于有效但空的状态other.size = 0;}private:char* data;size_t size;
};

移动赋值运算符：

MyString& operator=(MyString&& other) noexcept 
{if (this != &other) {delete[] data;        // 释放当前资源data = other.data;    // 窃取资源size = other.size;other.data = nullptr; // 置空源对象other.size = 0;}return *this;
}

2.3 std::move

作用：将左值转换为右值引用，允许移动而非拷贝。

实现原理：

template <typename T>
typename std::remove_reference<T>::type&& move(T&& arg) 
{return static_cast<typename std::remove_reference<T>::type&&>(arg);
}

使用示例：

std::string str = "Hello";
std::string str2 = std::move(str); 
// str的资源被移动给str2，str现在为空

2.4 移动语义的应用场景

函数返回值优化 (RVO/NRVO)：

std::vector<int> createVector() 
{std::vector<int> v;// ...填充数据return v;  // 编译器会自动使用移动语义
}

容器操作：

std::vector<std::string> vec;
std::string s = "data";
vec.push_back(std::move(s));  // 移动而非拷贝

资源管理类：

std::unique_ptr<Resource> p1 = std::make_unique<Resource>();
std::unique_ptr<Resource> p2 = std::move(p1);  // 转移所有权

3.右值引用 (Rvalue Reference)

3.1 基本概念

语法：T&&，只能绑定到右值（临时对象）。

void process(std::string&& s) 
{// s是右值引用，可以安全地移动其资源std::string internal = std::move(s);
}process(std::string("temp"));  // 正确：绑定到右值
std::string str = "hello";
// process(str);  // 错误：不能绑定左值

3.2 与通用引用的区别

T&&在模板参数推导时可能是通用引用：

template <typename T>
void relay(T&& arg) 
{  // 可能是左值或右值引用// ...
}relay(10);      // T&& 绑定到右值
int x = 10;
relay(x);       // T&& 绑定到左值

4.移动语义的注意事项

被移动后的对象状态：

应处于有效但未定义的状态
通常应能安全析构和重新赋值

std::string s1 = "source";
std::string s2 = std::move(s1);
// s1现在为空，但可以安全地：
s1 = "new value";  // 重新赋值

noexcept保证：
- 移动操作通常应标记为noexcept
- 标准库容器在元素移动操作为noexcept时会优化
不要过度使用std::move：
- 对基本类型无意义
- 对已经移动的对象再次移动是未定义行为
- 在return语句中可能干扰RVO

5.完美转发与移动语义的结合

template <typename T, typename... Args>
std::unique_ptr<T> make_unique(Args&&... args) 
{return std::unique_ptr<T>(new T(std::forward<Args>(args)...));
}class Resource 
{
public:Resource(int x, const std::string& name);  // 可能接受左值或右值
};auto r = make_unique<Resource>(42, std::string("temp"));
// 完美转发保持参数的值类别

6.性能对比

操作	拷贝语义	移动语义
100万元素vector传递	深拷贝所有元素	仅拷贝3个指针(size, capacity, data指针)
大型字符串赋值	内存分配+数据复制	指针交换
容器重新分配	复制所有元素	移动所有元素(如果noexcept)