一、背景

最近在看 C++ 的右值引用和移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，感覺(jué)這東西一時(shí)半會(huì)還挺難理解的，可能是沒(méi)踩過(guò)這方面的坑，所以沒(méi)有那么大的深有體會(huì)，不管怎么說(shuō)，這一篇我試著聊一下。

二、右值引用

1. 它到底解決了什么問(wèn)題？

在其他編程語(yǔ)言中，很少聽(tīng)到 右值引用? 這個(gè)詞，我個(gè)人感覺(jué)還是 C++? 這個(gè) 值類(lèi)型? 優(yōu)先的語(yǔ)言基因決定的，我們都知道 值類(lèi)型? 作為方法參數(shù)或者返回值時(shí)會(huì)生成自身的副本，如果值類(lèi)型很大，那一來(lái)一回生成若干個(gè)深復(fù)制的 臨時(shí)對(duì)象 將會(huì)產(chǎn)生巨大的性能開(kāi)銷(xiāo)。

總結(jié)一句話(huà)：右值引用? 就是盡可能的減少這中間 臨時(shí)對(duì)象 個(gè)數(shù)，尤其是關(guān)聯(lián)到 heap 上的對(duì)象，僅此而已。

2. 右值引用是個(gè)什么樣子？

說(shuō)到 右值引用? 得先說(shuō)什么是 右值，左值? ， 左值? 一般都是帶有內(nèi)存地址的變量，而右值一般是立即數(shù)或者運(yùn)算過(guò)程中的臨時(shí)對(duì)象，這種對(duì)象不會(huì)有地址值，是不是很繞，我舉個(gè)例子吧。

int main()
{
 int i = 10;
 int j = 11;

 int sum = i + j;
}

10，11，(i+j)

屬于右值，因?yàn)樗旧頉](méi)有內(nèi)存地址，除非把它們放入到棧中或者堆中。

i,j,sum

屬于左值，因?yàn)樗鼈兪蔷€(xiàn)程棧上地址的標(biāo)識(shí)符。

知道了 左右值? 概念，接下來(lái)理解 左右值引用? 就很簡(jiǎn)單了，既然是 引用，必然是多個(gè)變量指向同一個(gè)地址，對(duì)吧，修改下代碼如下：

int main()
{
 int i = 10;
 int& k = i;  //左值引用


 int&& m = 10; //右值引用
}

接下來(lái)看下匯編代碼：

33:  int i = 10;
00FB182F  mov         dword ptr [ebp-0Ch],0Ah  
    34:  int& k = i; 
00FB182F  mov         dword ptr [ebp-0Ch],0Ah  
00FB1836  lea         eax,[ebp-0Ch]  
00FB1839  mov         dword ptr [ebp-18h],eax  
    36:  int&& m = 10; 
00FB183C  mov         dword ptr [ebp-30h],0Ah  
00FB1843  lea         eax,[ebp-30h]  
00FB1846  mov         dword ptr [ebp-24h],eax

從匯編代碼看，它們是一模一樣的，也就是說(shuō)在匯編層面，其實(shí)并沒(méi)有 右值引用? 和 左值引用 一說(shuō)。

有了這些基礎(chǔ)，我們來(lái)看下更復(fù)雜的 class 結(jié)構(gòu)。

三、右值引用如何減少對(duì)象的創(chuàng)建

1. 簡(jiǎn)要思路

其實(shí)仔細(xì)想一想，減少臨時(shí)對(duì)象的創(chuàng)建，無(wú)非就是在運(yùn)算過(guò)程中復(fù)用一些對(duì)象，不需要每次都走賦值構(gòu)造函數(shù)來(lái)進(jìn)行深復(fù)制，畫(huà)個(gè)圖就像下面這樣。

明白了這個(gè)思路，接下來(lái)我們舉一個(gè)例子說(shuō)明。

2. 一個(gè)簡(jiǎn)單的例子

C++ 最煩的地方就是有太多的構(gòu)造函數(shù)?, 數(shù)不勝數(shù)，太尷尬了，這里我做一個(gè)簡(jiǎn)單的 + 操作例子。

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

class StringBuidler {
public:
 char* str;
 int length;
public:
 StringBuidler() {}
 StringBuidler(int len, char c) {
  this->str = new char[len];
  this->str[0] = c;
  this->length = len;
 }

 StringBuidler(const StringBuidler& s) {

  printf("StringBuidler：深復(fù)制 \n");
  this->length = s.length;
  this->str = new char[s.length];

  for (size_t i = 0; i < length; i++)
  {
   this->str[i] = s.str[i];
  }
 }

 StringBuidler operator+(const StringBuidler& p) {

  StringBuidler tmp;

  tmp.length = this->length + p.length;
  tmp.str = new char[tmp.length];

  int index = 0;

  for (size_t i = 0; i < this->length; i++)
  {
   tmp.str[index++] = this->str[i];
  }
  for (size_t i = 0; i < p.length; i++)
  {
   tmp.str[index++] = p.str[i];
  }

  return tmp;
 }
};

int main()
{
 StringBuidler s1(10, 'a');
 StringBuidler s2(5, 'b');

 StringBuidler s3 = s1 + s2;

 printf("s3.length=%d, s1.length=%d, s2.length=%d \n", s3.length, s1.length, s2.length);
}

從這個(gè)例子中可以看到，s1+s2? 操作中出現(xiàn)了一次 深copy?,具體代碼出現(xiàn)在 return 處，匯編代碼如下：

因?yàn)槭巧顝?fù)制，所以會(huì)再次生成一個(gè) new char[]? ，如果 new char[]? 很大，那將會(huì)是不必要的性能開(kāi)銷(xiāo)，能不能像我畫(huà)的圖一樣，將 s3 中的 str? 指針直接指向 tmp 所持有的 heap 上的 char[] 數(shù)組來(lái)達(dá)到復(fù)用目的呢？肯定是可以的。

3. 性能優(yōu)化方案

這里需要用右值引用? + 移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)? 讓 s3.str? 指向 tmp.str，從而避免復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，在 StringBuilder 類(lèi)中加一個(gè)方法如下：

StringBuidler(StringBuidler&& s) {
  this->str = s.str;
  this->length = s.length;

  s.str = nullptr;
 }

然后把程序跑起來(lái)，截圖如下：

可以看到，深復(fù)制已經(jīng)沒(méi)有了，這個(gè)過(guò)程會(huì)在  return? 處被調(diào)用，編譯器會(huì)判斷如果是右值的話(huà)，自動(dòng)走 移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)?，沒(méi)有這個(gè)函數(shù)就會(huì)走 賦值構(gòu)造函數(shù)。

四、總結(jié)

總之右值引用可以讓你盡可能的復(fù)用一些中間對(duì)象，達(dá)到一個(gè)性能上的提升，其實(shí)對(duì) C# 程序員來(lái)說(shuō)，這么簡(jiǎn)單的引用賦值，C++ 搞出了這么多概念，真的很難理解，可能還是那句話(huà)，這是 C++ 的值類(lèi)型優(yōu)先的基因決定的。