Семантика перемещения и perfect forwarding(правильная передача)

soon — Thu, 18 Oct 2012 15:14:31 GMT

По стандарту С++, временный объект можно передавать в функцию только по константной ссылке. Это вызывало некоторые осложнения, поскольку временный объект был неотличим от константного объекта, как следствие, было неясно, надо-ли сохранять объект или можно просто его просто переместить. Стандарт C++11 представляет новый вид ссылки - rvalue reference - ссылка на временный объект. Как и обычная ссылка, она может быть const и non-const. Как и обычная ссылка, она должна быть инициализирована при объявлении.

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
int foo()
{
    int a = 42;
    return a;
}
 
int main()
{
    const int&& a = foo();
    // a = foo(); // Error
 
    int&& b = foo();
    b = foo();
    return 0;
}

Вернемся чуть позже к вопросу о возвращаемом типе.

std::move()

C++
1
2
3
4
5
template <class T>
std::remove_reference<T>::type&& move(T&& t)
{
    return static_cast<typename std::remove_reference<T>::type&&>(t)
}

Как видим, std::move не делает ничего, кроме преобразования типа. В этом и заключается особенность перемещения - мы лишь сигнализируем о том, что данные в объекте нам больше не нужны. Взглянем на пример

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
class Foo
{
    int* _arr;
 
public:
    Foo()
    {
        _arr = new int[1024];
    }
 
    Foo(Foo&& f): _arr(std::move(f._arr))
    {
 
    }
 
    ~Foo()
    {
        delete[] _arr;
    }
};
 
int main()
{
    Foo f1;
    Foo f2(std::move(f1));
    return 0;
}

Опа! Glibc detected. Все дело в том, что f1._arr и f2._arr указывают на одну область памяти. Итак, что я пытался этим донести. Первое, std::move только возвращает rvalue reference на переданный аргумент. Ничего не стирается. Второе, если явно выделяется память, то нужно проследить за корректным ее освобождением. Пример выше правится добавлением

C++
1
f._arr = nullptr;

в перемещающий конструктор.

Теперь к вопросу о возвращаемом типе. Как уже было сказано, rvalue reference по-прежнему ссылка. Следовательно, никогда не возвращайте rvalue reference на локальную переменную. Стандарт гарантирует вызов перемещающего конструктора, если он определен и нет оптимизаций со стороны компилятора. В противном случае, будет вызван копирующий конструктор, либо, при его отсутствии, будет ошибка времени компиляции.

Также следует помнить, что даже при передаче rvalue reference в копирующий конструктор(к примеру), все его члены(исключение, пожалуй, могут составить примитивные типы, поскольку разницы между копированием / перемещением там нет) необходимо явно приводить к rvalue reference, чтобы не был вызван конструктор копирования. Это касается, в том числе, передачи полученного аргумента в другие функции. Объясняется это тем, что за rvalue reference скрываются реально существующие данные, которые абсолютно точно уверены в том, что они lvalue, а следовательно, и ведут себя как lvalue. Однако, бывают ситуации, когда мы не можем утверждать, что передан T&&, а не rvalue reference на T&. Да-да, шаблонная "магия"

Perfect Forwarding

Взглянем на код

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
void foo(const int&)
{
    std::cout << "Hello! I'm foo(const int&)" << std::endl;
}
 
void foo(int&&)
{
    std::cout << "Hello! I'm foo(int&&)" << std::endl;
}
 
template <class T>
void bar(T&& t)
{
    std::cout << "Hello! I'm bar(T&&)" << std::endl;
    foo(std::move(t));
}
 
int main()
{
    bar(42);
 
    int a = 42;
    bar(a);
 
    return 0;
}

Как я уже сказал выше, во втором случае шаблон инстанцируется с типом rvalue reference на reference. В этом случае на сцену выходит std::forward. Его функции просты - передать объект далее, сохраняя его тип. Если переписать функцию bar(T&&), то мы получим то, что и ожидали увидеть с самого начала.

C++
1
2
3
4
5
6
template <class T>
void bar(T&& t)
{
    std::cout << "Hello! I'm bar(T&&)" << std::endl;
    foo(std::forward<T>(t));
}

Теперь, при вызове bar будет вызвана функция foo(const int&), а при вызове bar - foo(int&&)

Форум программистов и сисадминов Киберфорум - Блоги - soon

Семантика перемещения и perfect forwarding(правильная передача)