Вебинар: Использование статических анализаторов кода при разработке безопасного ПО - 19.12
Семантика перемещения – это совокупность семантических правил и средств языка C++, предназначенных для перемещения объектов, время жизни которых скоро истечет, вместо их копирования. Операция перемещения данных передает владение данными от одного объекта к другому и в большинстве случаев не изменяет размещение этих данных физически в памяти. Это позволяет избежать дорогостоящего копирования.
Семантика перемещения была введена в стандарте C++11. Для ее реализации были добавлены rvalue ссылки, конструкторы перемещения и перемещающий оператор присваивания. Также в стандартную библиотеку шаблонов (STL) были добавлены функции для поддержки семантики перемещения, например, std::move и std::forward.
Представим ситуацию, что необходимо написать шаблонную функцию Swap, принимающую два любых объекта одного типа и меняющую их местами. Простая реализация такой функции может выглядеть следующим образом:
template <typename T>
void Swap(T &lhs, T &rhs)
{
T t = lhs;
lhs = rhs;
rhs = t;
}
На первый взгляд, все замечательно – функция умеет работать с двумя объектами одинакового типа и производит их обмен. Однако у такой реализации есть существенный недостаток. Рассмотрим следующий фрагмент кода:
std::vector<int> arrA(1'000'000, 0);
std::vector<int> arrB(1'000'000, 1);
Swap(arrA, arrB);
Здесь создаются два объекта типа std::vector<int> по 1'000'000 элементов, и затем происходит обмен между ними. Шаблон класса std::vector содержит нетривиальный конструктор копирования, который делает следующее:
В результате будет произведено 3'000'000 копирований объектов типа int. Ситуация может усугубиться еще сильнее, если класс std::vector инстанцирован нетривиально копируемым типом.
Для того, чтобы избавиться от ненужных копирований, можно воспользоваться семантикой перемещения. Для этого необходимо указать компилятору, что объект может быть перемещен, преобразовав его к rvalue-ссылке:
#include <type_traits>
template <typename T>
void Swap(T &lhs, T &rhs) noexcept
{
using rvalue_ref = typename std::remove_reference<T>::type &&;
T t = static_cast<rvalue_ref>(lhs);
lhs = static_cast<rvalue_ref>(rhs);
rhs = static_cast<rvalue_ref>(t);
}
В случае шаблона класса std::vector его нетривиальный конструктор/оператор перемещения произведет обмен указателей на динамическую память, устраняя дорогостоящие операции по аллокации памяти и копированию элементов.
Для того, чтобы упростить написание кода при перемещении объектов, в стандартную библиотеку была введена функция std::move, которая превращает переданный ей объект в rvalue-ссылку:
#include <utility>
template <typename T>
void Swap(T &lhs, T &rhs) noexcept
{
T t = std::move(lhs);
lhs = std::move(rhs);
rhs = std::move(t);
}
0