深入理解C++移动语义与资源管理

一、移动语义：从拷贝到资源转移

1.1 拷贝构造 vs 移动构造

• 拷贝构造：创建独立副本，源对象保持不变

  // 传统拷贝构造函数
  MyClass(const MyClass& other) {
      arr = new int[size];  // 深拷贝
      memcpy(arr, other.arr, size * sizeof(int));
  }
  

• 移动构造：资源转移，源对象失效

  // 移动构造函数（C++11）
  MyClass(MyClass&& other) noexcept 
      : arr(other.arr), size(other.size) {  // 直接接管资源
      other.arr = nullptr;  // 源对象指针置空
      other.size = 0;
  }
  

1.2 std::move的魔法

std::move本质是将对象标记为"将亡值"：

std::string str = "hello";
std::string stolen = std::move(str);  // str现在为空

二、完美转发：保持值的原始类型

2.1 右值引用的困境

void process(int&& val) {
    handle(val);  // val在这里变成左值！
}

2.2 std::forward解决方案

template<typename T>
void relay(T&& arg) {
    process(std::forward<T>(arg));  // 保持值类型不变
}

// 测试用例
relay(5);           // 传递右值
int x = 10;
relay(std::move(x));// 传递右值引用

三、赋值运算符的陷阱与突破

3.1 自赋值问题

MyClass& operator=(const MyClass& other) {
    if (this == &other) return *this;  // 关键检查！
    delete[] arr;                     // 释放旧资源
    arr = new int[other.size];        // 深拷贝
    // ...
}

3.2 移动赋值运算符

MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept {
    if (this != &other) {
        delete[] arr;      // 释放当前资源
        arr = other.arr;   // 接管资源
        other.arr = nullptr;
    }
    return *this;
}

四、综合实战：动态数组类实现

4.1 完整类定义

class SafeArray {
public:
    // 移动构造函数
    SafeArray(SafeArray&& other) noexcept 
        : data(other.data), size(other.size) {
        other.reset();
    }
    
    // 移动赋值运算符
    SafeArray& operator=(SafeArray&& other) noexcept {
        if (this != &other) {
            delete[] data;
            data = other.data;
            size = other.size;
            other.reset();
        }
        return *this;
    }
private:
    void reset() { data = nullptr; size = 0; }
    int* data = nullptr;
    size_t size = 0;
};

4.2 测试用例

int main() {
    SafeArray arr1(100);        // 构造
    SafeArray arr2 = std::move(arr1);  // 移动构造
    
    SafeArray arr3;
    arr3 = SafeArray(200);      // 移动赋值
    
    return 0;
}

五、关键知识点解析

5.1 什么时候使用移动语义？

场景	建议方案
大型对象传递	优先使用移动语义
基础类型	直接使用拷贝
容器操作	使用emplace_back代替push_back

5.2 必须遵守的三五法则

• 定义拷贝构造函数时，通常需要定义：
  • 拷贝赋值运算符
  • 移动构造函数（C++11）
  • 移动赋值运算符（C++11）
  • 析构函数

六、常见问题解答

Q1：为什么拷贝构造参数必须是const引用？

防止无限递归调用拷贝构造函数

Q2：移动语义会提升多少性能？

测试案例显示，对10,000元素vector进行插入操作：

• 使用拷贝：15ms
• 使用移动：5ms

Q3：如何检测移动语义生效？

通过打印构造函数调用日志：

SafeArray createArray() {
    return SafeArray(1000);  // 触发移动构造
}