詳解C++中對構造函數和賦值運算符的復制和移動操作

復制構造函數和復制賦值運算符
從 C++ 11 中開始，該語言支持兩種類型的分配：復制賦值和移動賦值。在本文中，“賦值”意味著復制賦值，除非有其他顯式聲明。賦值操作和初始化操作都會導致對象被復制。
賦值：在將一個對象的值賦給另一個對象時，第一個對象將復制到第二個對象中。因此，

Point a, b;...a = b;

導致 b 的值被復制到 a 中。
初始化：在以下情況下將進行初始化：聲明新對象、參數通過值傳遞給函數或值通過值從函數返回。
您可以為類類型的對象定義“復制”的語義。例如，考慮此代碼：

TextFile a, b;a.Open( "FILE1.DAT" );b.Open( "FILE2.DAT" );b = a;

前面的代碼可能表示“將 FILE1.DAT 的內容復制到 FILE2.DAT”，也可能表示“忽略 FILE2.DAT 并使 b 成為 FILE1.DAT 的另一個句柄”。您必須將適當的復制語義附加到每個類，如下所示。
通過將賦值運算符 operator= 與對類類型的引用一起用作返回類型和 const 引用所傳遞的參數（例如，ClassName& operator=(const ClassName& x);）。
通過通過復制構造函數。有關復制構造函數的詳細信息，請參閱聲明構造函數的規則。
如果不聲明復制構造函數，編譯器將為你生成 member-wise 復制構造函數。如果不聲明復制賦值運算符，編譯器將為你生成 member-wise 復制賦值運算符。聲明復制構造函數不會取消編譯器生成的復制賦值運算符，反之亦然。如果實現上述其中一項，建議您還實現另一項以使代碼的含義變得明確。
逐個成員賦值和初始化中更詳細地介紹了逐個成員賦值。
復制構造函數采用了 class-name& 類型的參數，其中 class-name 是為其定義構造函數的類的名稱。例如:

// spec1_copying_class_objects.cppclass Window{public: Window( const Window& ); // Declare copy constructor. // ...};int main(){}

說明：
盡可能創建該類型的復制構造函數的參數 const class-name&。這可防止復制構造函數意外更改從中復制它的對象。它還支持從 const 對象進行復制。
編譯器生成的構造函數
編譯器生成的復制構造函數（如用戶定義的復制構造函數）具有單個參數類型“對 class-name 的引用”。當所有基類和成員類都具有聲明為采用 const class-name& 類型的單個參數的復制構造函數時，將引發異常。在這種情況下，編譯器生成的復制構造函數的參數也是 const。
當復制構造函數的參數類型不是 const 時，通過復制 const 對象進行初始化將產生錯誤。反之則不然：如果參數是 const，您可以通過復制不是 const 的對象進行初始化。
編譯器生成的賦值運算符遵循關于 const 的相同模式。除非所有基類和成員類中的賦值運算符都采用 const class-name& 類型的參數，否則它們將采用 class-name& 類型的單個參數。在這種情況下，類的生成的賦值運算符采用 const 參數。
說明：
當虛擬基類由復制構造函數（編譯器生成或用戶定義的）初始化時，將只初始化這些基類一次：在構造它們時。
含義類似于復制構造函數的含義。當參數類型不是 const 時，從 const 對象賦值將產生錯誤。反之則不然：如果將 const 值賦給不是 const 的值，則賦值能成功。

移動構造函數和移動賦值運算符
下面的示例基于用于管理內存緩沖區的 C++ 類 MemoryBlock。

// MemoryBlock.h#pragma once#include <iostream>#include <algorithm>class MemoryBlock{public: // Simple constructor that initializes the resource. explicit MemoryBlock(size_t length)  : _length(length)  , _data(new int[length]) {  std::cout << "In MemoryBlock(size_t). length = "    << _length << "." << std::endl; } // Destructor. ~MemoryBlock() {  std::cout << "In ~MemoryBlock(). length = "    << _length << ".";  if (_data != nullptr)  {   std::cout << " Deleting resource.";   // Delete the resource.   delete[] _data;  }  std::cout << std::endl; } // Copy constructor. MemoryBlock(const MemoryBlock& other)  : _length(other._length)  , _data(new int[other._length]) {  std::cout << "In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = "     << other._length << ". Copying resource." << std::endl;  std::copy(other._data, other._data + _length, _data); } // Copy assignment operator. MemoryBlock& operator=(const MemoryBlock& other) {  std::cout << "In operator=(const MemoryBlock&). length = "     << other._length << ". Copying resource." << std::endl;  if (this != &other)  {   // Free the existing resource.   delete[] _data;   _length = other._length;   _data = new int[_length];   std::copy(other._data, other._data + _length, _data);  }  return *this; } // Retrieves the length of the data resource. size_t Length() const {  return _length; }private: size_t _length; // The length of the resource. int* _data; // The resource.};

以下過程介紹如何為示例 C++ 類編寫移動構造函數和移動賦值運算符。
為 C++ 創建移動構造函數
定義一個空的構造函數方法，該方法采用一個對類類型的右值引用作為參數，如以下示例所示：

MemoryBlock(MemoryBlock&& other) : _data(nullptr) , _length(0){}

在移動構造函數中，將源對象中的類數據成員添加到要構造的對象：

_data = other._data;_length = other._length;

將源對象的數據成員分配給默認值。這樣可以防止析構函數多次釋放資源（如內存）：

other._data = nullptr;other._length = 0;

為 C++ 類創建移動賦值運算符
定義一個空的賦值運算符，該運算符采用一個對類類型的右值引用作為參數并返回一個對類類型的引用，如以下示例所示：

MemoryBlock& operator=(MemoryBlock&& other){}

在移動賦值運算符中，如果嘗試將對象賦給自身，則添加不執行運算的條件語句。

if (this != &other){}

在條件語句中，從要將其賦值的對象中釋放所有資源（如內存）。
以下示例從要將其賦值的對象中釋放 _data 成員：

// Free the existing resource.delete[] _data;

執行第一個過程中的步驟 2 和步驟 3 以將數據成員從源對象轉移到要構造的對象：

// Copy the data pointer and its length from the // source object._data = other._data;_length = other._length;// Release the data pointer from the source object so that// the destructor does not free the memory multiple times.other._data = nullptr;other._length = 0;

返回對當前對象的引用，如以下示例所示：

return *this;

以下示例顯示了 MemoryBlock 類的完整移動構造函數和移動賦值運算符：

// Move constructor.MemoryBlock(MemoryBlock&& other) : _data(nullptr) , _length(0){ std::cout << "In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = "     << other._length << ". Moving resource." << std::endl; // Copy the data pointer and its length from the  // source object. _data = other._data; _length = other._length; // Release the data pointer from the source object so that // the destructor does not free the memory multiple times. other._data = nullptr; other._length = 0;}// Move assignment operator.MemoryBlock& operator=(MemoryBlock&& other){ std::cout << "In operator=(MemoryBlock&&). length = "     << other._length << "." << std::endl; if (this != &other) {  // Free the existing resource.  delete[] _data;  // Copy the data pointer and its length from the   // source object.  _data = other._data;  _length = other._length;  // Release the data pointer from the source object so that  // the destructor does not free the memory multiple times.  other._data = nullptr;  other._length = 0; } return *this;}

以下示例演示移動語義如何能提高應用程序的性能。此示例將兩個元素添加到一個矢量對象，然后在兩個現有元素之間插入一個新元素。在 Visual C++ 2010 中，vector 類使用移動語義，通過移動矢量元素（而非復制它們）來高效地執行插入操作。

// rvalue-references-move-semantics.cpp// compile with: /EHsc#include "MemoryBlock.h"#include <vector>using namespace std;int main(){ // Create a vector object and add a few elements to it. vector<MemoryBlock> v; v.push_back(MemoryBlock(25)); v.push_back(MemoryBlock(75)); // Insert a new element into the second position of the vector. v.insert(v.begin() + 1, MemoryBlock(50));}

該示例產生下面的輸出：

In MemoryBlock(size_t). length = 25.In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 25. Moving resource.In ~MemoryBlock(). length = 0.In MemoryBlock(size_t). length = 75.In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 25. Moving resource.In ~MemoryBlock(). length = 0.In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 75. Moving resource.In ~MemoryBlock(). length = 0.In MemoryBlock(size_t). length = 50.In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 50. Moving resource.In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 50. Moving resource.In operator=(MemoryBlock&&). length = 75.In operator=(MemoryBlock&&). length = 50.In ~MemoryBlock(). length = 0.In ~MemoryBlock(). length = 0.In ~MemoryBlock(). length = 25. Deleting resource.In ~MemoryBlock(). length = 50. Deleting resource.In ~MemoryBlock(). length = 75. Deleting resource.

使用移動語義的此示例版本比不使用移動語義的版本更高效，因為前者執行的復制、內存分配和內存釋放操作更少。
可靠編程
若要防止資源泄漏，請始終釋放移動賦值運算符中的資源（如內存、文件句柄和套接字）。
若要防止不可恢復的資源損壞，請正確處理移動賦值運算符中的自我賦值。
如果為您的類同時提供了移動構造函數和移動賦值運算符，則可以編寫移動構造函數來調用移動賦值運算符，從而消除冗余代碼。以下示例顯示了調用移動賦值運算符的移動構造函數的修改后的版本：

// Move constructor.MemoryBlock(MemoryBlock&& other) : _data(nullptr) , _length(0){ *this = std::move(other);}