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= C++移动语义 =

'''移动语义'''是C++11引入的一项重要特性，它允许资源（如动态内存、文件句柄等）的高效转移，而非传统的复制操作。通过移动语义，程序可以避免不必要的深拷贝，显著提升性能，特别是在处理大型对象或资源密集型操作时。

== 基本概念 ==

在传统C++中，对象传递通常通过拷贝构造函数和拷贝赋值运算符实现。当对象包含动态分配的资源时（如指针指向堆内存），深拷贝会导致性能开销。移动语义通过引入'''右值引用'''（Rvalue Reference）和'''移动构造函数'''（Move Constructor）来解决这一问题。

=== 右值引用 ===
右值引用（使用`&&`声明）绑定到临时对象（右值），允许“窃取”其资源。例如：
<syntaxhighlight lang="cpp">
int&& r = 42; // 右值引用绑定到字面量
</syntaxhighlight>

=== 移动构造函数与移动赋值运算符 ===
移动构造函数和移动赋值运算符接受右值引用参数，转移资源而非复制：
<syntaxhighlight lang="cpp">
class String {
public:
    // 移动构造函数
    String(String&& other) noexcept 
        : data_(other.data_), size_(other.size_) {
        other.data_ = nullptr; // 避免原对象析构时释放资源
    }

    // 移动赋值运算符
    String& operator=(String&& other) noexcept {
        if (this != &other) {
            delete[] data_;      // 释放当前资源
            data_ = other.data_; // 转移资源
            size_ = other.size_;
            other.data_ = nullptr;
        }
        return *this;
    }

private:
    char* data_;
    size_t size_;
};
</syntaxhighlight>

== 实际应用 ==

=== 示例1：避免不必要的拷贝 ===
以下代码演示移动语义如何优化性能：
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <vector>
#include <string>

void processVector(std::vector<std::string> vec) {
    // 处理vec
}

int main() {
    std::vector<std::string> largeVec(1000, "data");
    processVector(std::move(largeVec)); // 移动而非拷贝
    // largeVec现在为空
}
</syntaxhighlight>

'''输出效果'''：<br>
原`largeVec`的资源被转移到函数参数`vec`中，避免了1000次字符串拷贝。

=== 示例2：`std::unique_ptr`的移动 ===
智能指针利用移动语义实现独占所有权转移：
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <memory>

int main() {
    std::unique_ptr<int> ptr1(new int(42));
    std::unique_ptr<int> ptr2 = std::move(ptr1); // 所有权转移
    // ptr1现在为nullptr
}
</syntaxhighlight>

== 深入理解 ==

=== 值类别（Value Categories） ===
C++表达式分为以下值类别：
<mermaid>
graph LR
    A[表达式] --> B[glvalue]
    A --> C[rvalue]
    B --> D[lvalue]
    B --> E[xvalue]
    C --> E
    C --> F[prvalue]
</mermaid>

* '''xvalue'''（eXpiring value）：即将被移动的对象，如`std::move`的返回值。
* '''prvalue'''：纯右值，如字面量或临时对象。

=== `std::move`的本质 ===
`std::move`仅将左值强制转换为右值引用，不实际移动任何数据：
<syntaxhighlight lang="cpp">
template <typename T>
decltype(auto) move(T&& arg) {
    return static_cast<std::remove_reference_t<T>&&>(arg);
}
</syntaxhighlight>

== 性能对比 ==

考虑以下场景的拷贝与移动开销：
<mermaid>
barChart
    title 拷贝 vs 移动操作耗时对比（单位：μs）
    x-axis 操作类型
    y-axis 时间
    series 数据量=1MB
    Copy: 500
    Move: 1
</mermaid>

数学表示：<br>
移动操作时间复杂度为<math>O(1)</math>，而拷贝为<math>O(n)</math>（n为资源大小）。

== 最佳实践 ==

1. 对资源管理类（如动态数组、文件句柄）实现移动语义。
2. 使用`noexcept`标记移动操作，确保容器重分配时的异常安全。
3. 避免过度使用`std::move`，编译器可能自动优化（如返回值优化RVO）。

== 常见问题 ==

'''Q：何时自动调用移动操作？'''<br>
A：当源对象是右值（如临时对象、`std::move`结果）且目标类型有移动构造函数时。

'''Q：移动后对象的状态？'''<br>
A：应处于有效但未定义状态（通常为空或零值），确保其析构安全。

== 总结 ==
移动语义是现代C++高效资源管理的核心机制。通过理解右值引用、移动构造函数及`std::move`，开发者能显著优化程序性能，尤其在处理容器、智能指针等场景中。

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