深入分析C++对象模型之移动构造函数

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深入分析C++对象模型之移动构造函数

在C++11新标准中，支持对象移动的能力成为重要特性之一，新标准引入了右值引用，它具有只能绑定到即将销毁的对象的特性。进行移动操作后，需确保源对象处于可析构状态，源对象可能在任何时候被销毁，因此在之后不可再使用源对象的值，并确保源对象析构后不会对移入对象产生副作用。移动语义的引入使得移动大对象的成本与复制指针相当，从而出现了各种传言，如编译器可能使用移动操作替代复制操作以提高效率，甚至认为将遵循C++98标准的旧代码用符合C++11新标准的编译器重新编译一次，无需修改代码即可显著提升运行速度。本文将揭示这些传闻的真相。

为了支持对象移动，新标准引入了移动构造函数和移动赋值运算符。对于传闻中如果程序中未定义移动构造函数，编译器会自动生成一个移动构造函数的说法是否可信？通过实际代码分析，我们可以发现，由于移动构造函数需要一个右值引用作为参数，使用标准库中的move函数可产生右值引用。然而，编译器实际上并未生成移动构造函数，而是直接完成对象内容的逐个复制。只有在需要调用类类型成员的移动构造函数时，编译器才会合成一个移动构造函数，用于调用成员的移动构造函数。在特定情况下，编译器会生成移动构造函数以重设虚表指针，这些情况与生成拷贝构造函数的机制相似。

编译器不会在以下情况下合成移动构造函数：如果类中定义了拷贝构造函数、拷贝赋值运算符或析构函数中的任何一个，这是因为类需要管理资源，如内存的申请和释放。编译器合成移动构造函数的条件更为苛刻，只有在需要调用类类型成员的移动构造函数时才会生成。C++11标准中明确规定，只要定义了析构函数，编译器将不再合成移动构造函数和移动赋值运算符，以兼容C++98标准。

为了确保代码的效率，建议在类中没有定义移动构造函数或移动赋值运算符时，明确使用=default来声明它们。当类中定义了析构函数，即使编译器不再生成移动构造函数，也可以通过默认声明来确保类的正确行为。这样，即使移动操作效率更高，编译器也能正确选择适当的构造函数或赋值运算符。

在某些情况下，尽管移动构造函数或移动赋值运算符被正确合成或定义，程序的运行效率却未达到预期。这可能是由于类中成员的移动构造函数未被正确调用，或者在使用移动操作的容器类型中，元素类型并未提供移动构造函数。此外，标准库中的某些容器（如vector）在实现中可能限制了移动操作的使用，以确保在处理异常时程序状态的不变性。因此，确保自定义的移动构造函数或移动赋值运算符不会抛出异常，并在声明中明确加上noexcept声明，对于提高程序效率至关重要。

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