Question

如this answer中所述，复制和交换习语的实现如下：

class MyClass
{
private:
    BigClass data;
    UnmovableClass *dataPtr;

public:
    MyClass()
      : data(), dataPtr(new UnmovableClass) { }
    MyClass(const MyClass& other)
      : data(other.data), dataPtr(new UnmovableClass(*other.dataPtr)) { }
    MyClass(MyClass&& other)
      : data(std::move(other.data)), dataPtr(other.dataPtr)
    { other.dataPtr= nullptr; }

    ~MyClass() { delete dataPtr; }

    friend void swap(MyClass& first, MyClass& second)
    {
        using std::swap;
        swap(first.data, other.data);
        swap(first.dataPtr, other.dataPtr);
    }

    MyClass& operator=(MyClass other)
    {
        swap(*this, other);
        return *this;
    }
};

通过将MyClass的值作为operator =的参数，可以通过复制构造函数或移动构造函数构造参数。然后，您可以安全地从参数中提取数据。这可以防止代码重复并有助于异常安全。

答案提到您可以在临时中交换或移动变量。它主要讨论交换。但是，交换（如果未由编译器优化）涉及三个移动操作，而在更复杂的情况下，还需要额外的额外工作。当你想要的时候，就是将临时移动到指定的对象。

考虑这个更复杂的例子，涉及observer pattern。在这个例子中，我手动编写了赋值运算符代码。重点是移动构造函数，赋值运算符和交换方法：

class MyClass : Observable::IObserver
{
private:
    std::shared_ptr<Observable> observable;

public:
    MyClass(std::shared_ptr<Observable> observable) : observable(observable){ observable->registerObserver(*this); }
    MyClass(const MyClass& other) : observable(other.observable) { observable.registerObserver(*this); }
    ~MyClass() { if(observable != nullptr) { observable->unregisterObserver(*this); }}

    MyClass(MyClass&& other) : observable(std::move(other.observable))
    {
        observable->unregisterObserver(other);
        other.observable.reset(nullptr);
        observable->registerObserver(*this);
    }

    friend void swap(MyClass& first, MyClass& second)
    {
        //Checks for nullptr and same observable omitted
            using std::swap;
            swap(first.observable, second.observable);

            second.observable->unregisterObserver(first);
            first.observable->registerObserver(first);
            first.observable->unregisterObserver(second);
            second.observable->registerObserver(second);
    }

    MyClass& operator=(MyClass other)
    {
        observable->unregisterObserver(*this);
        observable = std::move(other.observable);

        observable->unregisterObserver(other);
        other.observable.reset(nullptr);
        observable->registerObserver(*this);
    }
}

显然，此手动编写的赋值运算符中的代码的重复部分与移动构造函数的相同。您可以在赋值运算符中执行交换，行为也是正确的，但它可能执行更多移动并执行额外的注册（在交换中）和取消注册（在析构函数中）。

重新使用移动构造函数的代码会不会更有意义？

private:
    void performMoveActions(MyClass&& other)
    {
        observable->unregisterObserver(other);
        other.observable.reset(nullptr);
        observable->registerObserver(*this);
    }

public:
    MyClass(MyClass&& other) : observable(std::move(other.observable))
    {
        performMoveActions(other);
    }

    MyClass& operator=(MyClass other)
    {
        observable->unregisterObserver(*this);
        observable = std::move(other.observable);

        performMoveActions(other);
    }

在我看来，这种方法从不逊色于交换方法。我是否正确地认为复制和交换习惯用作C ++ 11中的复制和移动习惯用法会更好，或者我是否错过了重要的东西？

Answer 1

首先，只要您的类是可移动的，通常不必在C ++ 11中编写swap函数。默认swap将采取行动：

void swap(T& left, T& right) {
    T tmp(std::move(left));
    left = std::move(right);
    right = std::move(tmp);
}

就是这样，元素被交换了。

其次，基于此，Copy-And-Swap实际上仍然存在：

T& T::operator=(T const& left) {
    using std::swap;
    T tmp(left);
    swap(*this, tmp);
    return *this;
}

// Let's not forget the move-assignment operator to power down the swap.
T& T::operator=(T&&) = default;

~~将复制和交换（这是一个移动）或移动和交换（这是一个移动），并应始终达到接近最佳性能。可能有一些冗余的分配，但希望你的编译器会处理它。~~

编辑：这只会实现复制赋值运算符;还需要一个单独的移动赋值运算符，尽管它可以是默认值，否则会发生堆栈溢出（移动赋值和交换无限期地相互调用）。

Answer 2

给予每位特殊成员应有的温柔关怀，并尽可能地将其默认：

class MyClass
{
private:
    BigClass data;
    std::unique_ptr<UnmovableClass> dataPtr;

public:
    MyClass() = default;
    ~MyClass() = default;
    MyClass(const MyClass& other)
        : data(other.data)
        , dataPtr(other.dataPtr ? new UnmovableClass(*other.dataPtr)
                                : nullptr)
        { }
    MyClass& operator=(const MyClass& other)
    {
        if (this != &other)
        {
            data = other.data;
            dataPtr.reset(other.dataPtr ? new UnmovableClass(*other.dataPtr)
                                        : nullptr);
        }
        return *this;
    }
    MyClass(MyClass&&) = default;
    MyClass& operator=(MyClass&&) = default;

    friend void swap(MyClass& first, MyClass& second)
    {
        using std::swap;
        swap(first.data, second.data);
        swap(first.dataPtr, second.dataPtr);
    }
};

如果需要，析构函数可以在上面隐式默认。对于此示例，其他所有内容都需要明确定义或默认。

参考：http://accu.org/content/conf2014/Howard_Hinnant_Accu_2014.pdf

复制/交换习语可能会让您失去成绩（请参阅幻灯片）。例如，曾经想知道为什么高性能/经常使用的std ::类型如std::vector和std::string不使用copy / swap？表现不佳是原因。如果BigClass包含任何std::vector或std::string s（似乎很可能），那么您最好的选择是从您的特殊成员中调用其特殊成员。以上是如何做到的。

如果您在作业中需要强大的异常安全性，请参阅幻灯片，了解除了演奏之外如何提供该演示文稿（搜索“strong_assign”）。

Answer 3

自从我提出这个问题以来已经很长时间了，我现在已经知道答案了一段时间，但是我已经推迟了为它写答案。在这里。

答案是否定的。复制和交换习语不应该成为复制和移动的习语。

Copy-and-swap（也是Move-construct-and-swap）的一个重要部分是一种通过安全清理实现赋值运算符的方法。旧数据被交换为复制构造或移动构造的临时。操作完成后，临时删除，并调用其析构函数。

交换行为可以重用析构函数，因此您不必在赋值运算符中编写任何清理代码。

如果没有要完成的清理行为且只有分配，那么你应该能够将赋值运算符声明为默认值，并且不需要复制和交换。

移动构造函数本身通常不需要任何清理行为，因为它是一个新对象。一般简单的方法是使移动构造函数调用默认构造函数，然后将所有成员与move-from对象交换。然后，移动的对象将像一个平淡的默认构造对象。

但是，在这个问题的观察者模式示例中，这实际上是一个例外情况，您必须进行额外的清理工作，因为需要更改对旧对象的引用。一般来说，我建议尽可能使观察者和观察者以及基于参考的其他设计结构不可移动。

Copy-and-Swap Idiom应该成为C ++ 11中的复制和移动习惯吗？

3 个答案: