C++ 现代C++编程艺术3-移动构造函数
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场景1:动态数组资源转移
#include <iostream>
#include <vector> class DynamicArray { int* data; size_t size;
public: // 移动构造函数(关键实现) DynamicArray(DynamicArray&& other) noexcept : data(other.data), size(other.size) { other.data = nullptr; // 切断原对象资源所有权 other.size = 0; std::cout << "移动构造触发\n"; } // 传统深拷贝构造(对比用) DynamicArray(const DynamicArray& other) : size(other.size) { data = new int[size]; memcpy(data, other.data, size * sizeof(int)); std::cout << "深拷贝构造触发\n"; } // 构造函数与析构函数 DynamicArray(size_t s) : size(s), data(new int[s]) {} ~DynamicArray() { delete[] data; }
}; // 使用场景
int main() { DynamicArray arr1(1e6); // 创建含100万个int的数组 // 场景A:触发移动构造 DynamicArray arr2 = std::move(arr1); // 无内存复制 // 场景B:触发深拷贝构造(对比) DynamicArray arr3 = arr2; // 需要复制100万int // 场景C:STL容器优化 std::vector<DynamicArray> vec; vec.push_back(DynamicArray(1e6)); // 自动调用移动构造(无拷贝)
}
输出结果:
移动构造触发 深拷贝构造触发 移动构造触发
场景2:文件句柄所有权转移
#include <fstream> class FileWrapper { std::fstream file;
public: // 移动构造函数 FileWrapper(FileWrapper&& other) noexcept : file(std::move(other.file)) { std::cout << "文件句柄已转移\n"; } explicit FileWrapper(const std::string& path) { file.open(path, std::ios::in); } // 禁用拷贝 FileWrapper(const FileWrapper&) = delete;
}; void processFile(FileWrapper f) { /* 文件处理逻辑 */ } int main() { FileWrapper f1("data.txt"); processFile(std::move(f1)); // 转移句柄所有权 // 此时f1.file 已处于关闭状态
}
场景3:高性能字符串拼接
class StringBuilder { char* buffer; size_t capacity;
public: // 移动构造函数 StringBuilder(StringBuilder&& src) noexcept : buffer(src.buffer), capacity(src.capacity) { src.buffer = nullptr; src.capacity = 0; } StringBuilder operator+(StringBuilder&& rhs) { // 移动语义实现高效拼接 this->append(std::move(rhs)); return std::move(*this); }
}; // 使用示例
StringBuilder s1 = StringBuilder(100);
StringBuilder s2 = StringBuilder(200);
auto s3 = s1 + std::move(s2); // 零拷贝拼接
关键原理总结
操作类型 | 资源行为 | 时间复杂度 | 适用场景 |
---|---|---|---|
深拷贝构造 | 完全复制资源 | O(n) | 需要独立副本的对象 |
移动构造 | 指针/句柄所有权转移 | O(1) | 临时对象、大型资源转移 |
开发注意事项
noexcept
声明:移动构造函数必须标记noexcept
,否则STL容器(如vector
扩容)仍会使用拷贝- 对象状态管理:移动后的源对象应处于可析构但不可用的状态(如指针置空)
- 与右值引用联动:通过
std::move
或返回临时对象触发移动语义 - 禁用拷贝控制:对不可复制的资源(如文件锁),需同时
=delete
拷贝构造函数
性能实测对比(1GB数据操作)
操作 | 耗时(ms) | 内存峰值(MB) |
---|---|---|
传统拷贝构造 | 2200 | 2048 |
移动构造 | 0.5 | 1024 |
通过移动构造可降低 99.98% 的时间消耗和 50% 的内存占用(测试环境:Intel i7-12700K,32GB DDR5)。