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移动构造函数

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移动构造函数是一个构造函数，它可以使用相同类类型的参数调用，并复制参数的内容，可能会改变参数。

目录

[编辑] 语法

类名 (参数列表 ); (1)
类名 (参数列表 ) 函数体 (2)
类名 (单参数列表 ) = default; (3)
类名 (参数列表 ) = delete; (4)
类名 ::类名 (参数列表 ) 函数体 (5)
类名 ::类名 (单参数列表 ) = default; (6)
类名 - 正在声明其移动构造函数的类
参数列表 - 满足所有以下条件的非空参数列表
  • 给定类类型为 T，第一个参数的类型为 T&&、const T&&、volatile T&& 或 const volatile T&&，并且
  • 要么没有其他参数，要么所有其他参数都有默认参数
单参数列表 - 只有一个参数的参数列表，该参数的类型为 T&&、const T&&、volatile T&& 或 const volatile T&&，并且没有默认参数
函数体 - 移动构造函数的函数体

[编辑] 解释

1) 在类定义内部声明移动构造函数。
2-4) 在类定义内部定义移动构造函数。
3) 移动构造函数被显式默认化。
4) 移动构造函数被删除。
5,6) 在类定义外部定义移动构造函数（类必须包含声明 (1)）。
6) 移动构造函数被显式默认化。
struct X
{
    X(X&& other); // move constructor
//  X(X other);   // Error: incorrect parameter type
};
 
union Y
{
    Y(Y&& other, int num = 1); // move constructor with multiple parameters
//  Y(Y&& other, int num);     // Error: `num` has no default argument
};

当对象从相同类型的 右值（xvalue 或 prvalue）(直到 C++17)xvalue(自 C++17 起) 初始化（通过直接初始化或复制初始化）时，通常会调用移动构造函数，包括

  • 初始化：T a = std::move(b); 或 T a(std::move(b));，其中 b 的类型为 T；
  • 函数参数传递：f(std::move(a));，其中 a 的类型为 T，f 为 void f(T t)；
  • 函数返回：在诸如 T f() 的函数内部 return a;，其中 a 的类型为 T，且 T 具有移动构造函数。

当初始化器为 prvalue 时，移动构造函数调用通常会被优化掉(直到 C++17)永远不会发生(自 C++17 起)，参见 复制省略。

移动构造函数通常转移参数所持有的资源（例如，指向动态分配对象的指针、文件描述符、TCP 套接字、线程句柄等），而不是复制它们，并将参数留在某种有效但其他方面不确定的状态。由于移动构造函数不会更改参数的生命周期，因此析构函数通常会在稍后在参数上调用。例如，从 std::string 或 std::vector 移动可能会导致参数变为空。对于某些类型，例如 std::unique_ptr，移动后的状态是完全指定的。

[编辑] 隐式声明的移动构造函数

如果未为类类型提供用户定义的移动构造函数，并且以下所有条件都为真

那么编译器将声明一个移动构造函数作为其类的非显式 inline public 成员，其签名为 T::T(T&&)。

一个类可以有多个移动构造函数，例如 T::T(const T&&) 和 T::T(T&&)。如果存在一些用户定义的移动构造函数，用户仍然可以使用关键字 default 强制生成隐式声明的移动构造函数。

隐式声明的（或在其首次声明时默认化的）移动构造函数具有异常规范，如 动态异常规范(直到 C++17)noexcept 规范(自 C++17 起) 中所述。

[编辑] 隐式定义的移动构造函数

如果隐式声明的移动构造函数既未被删除也不是平凡的，则在 ODR 使用 或 常量求值需要 时，编译器会定义它（即，生成并编译函数体）。对于联合类型，隐式定义的移动构造函数复制对象表示（如 std::memmove 所做的那样）。对于非联合类类型，移动构造函数对其对象的直接基类子对象和成员子对象执行完整的成员级移动，按照它们的初始化顺序，使用带有 xvalue 参数的直接初始化。对于引用类型的每个非静态数据成员，移动构造函数将引用绑定到源引用绑定的同一对象或函数。

如果这满足 constexpr 构造函数(直到 C++23)constexpr 函数(自 C++23 起) 的要求，则生成的移动构造函数是 constexpr。

[编辑] 已删除的移动构造函数

如果类 T 的隐式声明或显式默认的移动构造函数具有类类型 M（或可能是其多维数组）的潜在构造的子对象，以至于

  • M 具有一个析构函数，该析构函数已删除或无法从复制构造函数访问，或者
  • 应用于查找 M 的移动构造函数的重载解析
  • 没有产生可用的候选者，或者
  • 在子对象是 变体成员 的情况下，选择了一个非平凡的函数。

这样的构造函数被 重载解析 忽略（否则它将阻止从右值进行复制初始化）。

[编辑] 平凡移动构造函数

如果以下所有条件都为真，则类 T 的移动构造函数是平凡的

  • 它不是用户提供的（意味着它是隐式定义或默认的）；
  • 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 的每个非静态类类型（或类类型数组）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一个执行与平凡复制构造函数相同操作的构造函数，即，像通过 std::memmove 一样复制对象表示。所有与 C 语言兼容的数据类型都是可平凡移动的。

[编辑] 合格的移动构造函数

如果移动构造函数未被删除，则它是合格的。

 (直到 C++20)

如果满足以下所有条件，则移动构造函数是合格的

  • 它未被删除。
  • 它的关联约束（如果有）已满足。
  • 没有关联约束已满足的移动构造函数比它更受约束。
 (自 C++20 起)

合格的移动构造函数的平凡性决定了类是否为隐式生命周期类型，以及类是否为可平凡复制类型。

[编辑] 注解

为了使强异常保证成为可能，用户定义的移动构造函数不应抛出异常。例如，当元素需要重新定位时，std::vector 依赖于 std::move_if_noexcept 在移动和复制之间进行选择。

如果同时提供了复制和移动构造函数，并且没有其他可行的构造函数，则如果参数是相同类型的右值（例如 std::move 的结果的 xvalue 或 prvalue，例如无名临时对象(直到 C++17)），重载解析会选择移动构造函数；如果参数是 左值（命名对象或返回左值引用的函数/运算符），则选择复制构造函数。如果仅提供了复制构造函数，则所有参数类别都会选择它（只要它接受对 const 的引用，因为右值可以绑定到 const 引用），这使得在移动不可用时，复制成为移动的后备选项。

[编辑] 示例

运行此代码
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <string>
#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)),       // explicit move of a member of class type
        k(std::exchange(o.k, 0)) // explicit move of a member of non-class type
    {}
};
 
A f(A a)
{
    return a;
}
 
struct B : A
{
    std::string s2;
    int n;
    // implicit move constructor B::(B&&)
    // calls A's move constructor
    // calls s2's move constructor
    // and makes a bitwise copy of n
};
 
struct C : B
{
    ~C() {} // destructor prevents implicit move constructor C::(C&&)
};
 
struct D : B
{
    D() {}
    ~D() {}           // destructor would prevent implicit move constructor D::(D&&)
    D(D&&) = default; // forces a move constructor anyway
};
 
int main()
{
    std::cout << "Trying to move A\n";
    A a1 = f(A()); // return by value move-constructs the target
                   // from the function parameter
 
    std::cout << "Before move, a1.s = " << std::quoted(a1.s)
        << " a1.k = " << a1.k << '\n';
 
    A a2 = std::move(a1); // move-constructs from xvalue
    std::cout << "After move, a1.s = " << std::quoted(a1.s)
        << " a1.k = " << a1.k << '\n';
 
 
    std::cout << "\nTrying to move B\n";
    B b1;
 
    std::cout << "Before move, b1.s = " << std::quoted(b1.s) << "\n";
 
    B b2 = std::move(b1); // calls implicit move constructor
    std::cout << "After move, b1.s = " << std::quoted(b1.s) << "\n";
 
 
    std::cout << "\nTrying to move C\n";
    C c1;
    C c2 = std::move(c1); // calls copy constructor
 
    std::cout << "\nTrying 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

[编辑] 缺陷报告

以下行为变更缺陷报告被追溯应用于先前发布的 C++ 标准。

DR 应用于 已发布行为 正确行为
CWG 1353 C++11 默认移动构造函数的条件是
定义为已删除时未考虑多维数组类型		 考虑这些类型
CWG 1402 C++11 将调用的默认移动构造函数
非平凡复制构造函数被定义为
已删除；默认移动构造函数是
已删除仍参与重载解析		 允许调用此类复制
构造函数；被忽略
在重载解析中
CWG 1491 C++11 具有非静态数据的类的默认移动构造函数
右值引用类型的成员被定义为已删除		 在这种情况下未删除
CWG 2094 C++11 volatile 子对象使默认的
移动构造函数变为非平凡的 (CWG issue 496)		 平凡性不受影响
CWG 2595 C++20 如果存在一个移动构造函数，则该移动构造函数不合格
另一个更受约束的移动构造函数
但不满足其关联约束		 在这种情况下，它可以是合格的

[编辑] 参见

取自“https://cppreference.cn/mwiki/index.php?title=cpp/language/move_constructor&oldid=176536”