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C++ 教程: 用std::move来移动所有权
2025年5月19日 05:29
📘 C++ 移动语义与 std::move() 教程
C++的std::move用于转移变量/对像的所有权/Ownership。
🔹 什么是移动语义？
在 C++ 中，移动语义通过转移资源所有权/Ownership（如内存或文件句柄）来优化性能，而不是复制它们。
移动语义是在 C++11 中引入的，它允许：
- 更快速地传递大型或昂贵的对象
- 更高效地使用临时值
🔹 什么是 std::move()？
std::move(x) 并不会真的移动任何东西 —— 它只是将 x 转换为一个 右值引用（即 T&&），告诉编译器：
“你可以把这个对象当作临时对象来处理并移动它。”
要真正实现移动，你的类型必须实现 移动构造函数 或 移动赋值运算符。
✅ 什么时候该用 std::move()？
在以下情况下使用它：
- 你想 转移资源的所有权。
- 你正在处理 复制开销大的对象（如
std::string、std::vector、unique_ptr）。 - 你写的函数按值接收参数，并希望将其移动进成员变量。
🔍 std::string 示例
#include <iostream>
#include <string>
#include <utility>
int main() {
std::string a = "hello";
std::string b = std::move(a);
std::cout << "b: " << b << std::endl;
std::cout << "a: " << a << std::endl;
}
🔍 移动 std::vector
std::vector<int> original = {1, 2, 3};
std::vector<int> moved_to = std::move(original);
// original 现在为空（但仍然有效）
⚠️ 移动后会发生什么？
移动后：
- 被移动的对象 仍然有效。
- 但其 内容未定义 —— 你只能销毁它或重新赋值。
std::string x = "abc"; std::string y = std::move(x); // x 现在处于有效但未定义的状态 —— 不要再读取它！
🧠 对内建类型使用 std::move()
int x = 42; int y = std::move(x); // 实际是拷贝，因为 int 没有移动语义
这没必要，因为像 int 这样的基本类型不支持移动构造。
🛠️ 自定义类型实现移动语义
class MyBuffer {
int* data;
size_t size;
public:
MyBuffer(size_t s) : size(s), data(new int[s]) {}
// 移动构造函数
MyBuffer(MyBuffer&& other) noexcept
: data(other.data), size(other.size) {
other.data = nullptr;
other.size = 0;
}
// 移动赋值运算符
MyBuffer& operator=(MyBuffer&& other) noexcept {
if (this != &other) {
delete[] data;
data = other.data;
size = other.size;
other.data = nullptr;
other.size = 0;
}
return *this;
}
~MyBuffer() { delete[] data; }
};
使用示例：
MyBuffer a(1000); MyBuffer b = std::move(a); // 将 a 移动到 b
📦 std::move() 与智能指针
可以用 std::move来操作智能指针，比如 unique_ptr 或 shared_ptr：
#include <memory> std::unique_ptr<int> p1 = std::make_unique<int>(10); std::unique_ptr<int> p2 = std::move(p1); // p1 现在为空指针
🔁 std::shared_ptr 所有权转移
当你“转移所有权”给另一个 shared_ptr 时，你实际上是：
- 将控制块（用于跟踪引用计数）从一个
shared_ptr移动到另一个。 - 原来的
shared_ptr变为空（use_count() == 0）。 - 总体引用计数不变（仍为 1，除非还有其他共享所有者）。
✅ 示例：通过 std::move() 转移所有权
#include <iostream>
#include <memory>
int main() {
std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>(42);
std::cout << "p1 use_count: " << p1.use_count() << std::endl; // 1
std::shared_ptr<int> p2 = std::move(p1); // 转移所有权
std::cout << "p1 is " << (p1 ? "not null" : "null") << std::endl; // null
std::cout << "p2 use_count: " << p2.use_count() << std::endl; // 1
}
🔍 重要区别：shared_ptr vs unique_ptr
| 指针类型 | 转移机制 | 允许拷贝 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
std::unique_ptr |
仅支持 std::move() |
❌ 不允许 | 独占资源所有权 |
std::shared_ptr |
std::move() 或拷贝 |
✅ 允许 | 共享资源所有权，引用计数 |
⚠️ 注意事项
- 你可以使用 move 来转移
shared_ptr的所有权（源指针将变为空）。 - 你也可以拷贝
shared_ptr来共享所有权（两个指针都有效，引用计数增加）。 - 只有在你明确希望原来的
shared_ptr被置空时才使用std::move()。
🔄 常见使用模式
函数返回值使用移动：
std::string get_name() {
std::string name = "Alice";
return std::move(name);
}
只有在你想强制进行移动（比如返回函数参数）时才使用 std::move()。
🚫 不该使用 std::move() 的场景
1. ❌ 不要从还需要使用的变量移动：
std::string s = "test"; std::string t = std::move(s); std::cout << s; // 内容未定义
2. ❌ 不要对 const 对象使用 std::move()：
const std::string s = "hi"; std::string t = std::move(s); // 实际是拷贝，因为移动构造<a href="https://justyy.com/archives/67736">函数</a>无法接收 const 参数
🧪 总结速查表
| 使用场景 | 是否使用 std::move() | 原因 |
|---|---|---|
| 移动大型容器或字符串 | ✅ 是 | 高效转移内存或资源 |
| 移动智能指针 | ✅ 是 | 转移所有权 |
| 基本类型（如 int、bool） | 🚫 否 | 没有移动语义，等同于拷贝 |
| const 对象 | 🚫 否 | 移动构造函数不接受 const |
| 临时变量 | 🚫 通常不需要 | 已经是右值了 |
✅ 最后小贴士
如果你不确定该不该用 std::move()，问自己：
“我是否不再需要这个变量并打算把它交出去？”
如果答案是“是” → 那就用 std::move()。
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英文：Tutorial on C++ std::move (Transfer Ownership)
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