当向量增长时如何强制使用移动语义？

Question

我有一个特定类别 A 的对象 std::vector。该类别是非平凡的，具有定义的复制构造函数 和 移动构造函数。

std::vector<A>  myvec;

如果我使用myvec.push_back(a)向vector中添加A对象，它的大小会增长，并使用复制构造函数A( const A&)来实例化向量中元素的新副本。

我能否以某种方式强制使用类A的移动构造函数？

- Bertwim van Beest

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您可以通过使用一个具有移动感知的向量实现来实现此功能。 - K-ballo

你能否更具体地说明如何实现这个？ - Bertwim van Beest

你可以使用一个支持移动语义的向量实现。听起来你的标准库实现（顺便问一下，它是哪个版本？）不支持移动语义。你可以尝试使用 Boost 中支持移动语义的容器。 - K-ballo

我使用的是gcc 4.5.1，它具备移动感知功能。 - Bertwim van Beest

在我的代码中，将复制构造函数设为私有的方式是可行的，即使移动构造函数没有显式地声明“noexcept”。 - Arne

Answer 1

你需要告诉 C++（特别是 std::vector）你的移动构造函数和析构函数不会抛出异常，使用 noexcept。然后当向量增长时，移动构造函数就会被调用。

这是声明和实现一个被 std::vector 所认可的移动构造函数的方法：

A(A && rhs) noexcept { 
  std::cout << "i am the move constr" <<std::endl;
  ... some code doing the move ...  
  m_value=std::move(rhs.m_value) ; // etc...
}

如果构造函数不是noexcept，std::vector无法使用它，因为这样它无法确保标准所要求的异常保证。如需了解更多有关标准的内容，请阅读C++ Move semantics and Exceptions。 感谢 Bo 提示这可能与异常有关。同时请考虑 Kerrek SB 的建议，在可能的情况下使用 emplace_back。它可能会更快（但通常不是），也可以更清晰、更简洁，但也存在一些陷阱（特别是对于非显式构造函数）。 编辑，通常默认值就是您想要的：移动所有可移动的内容，复制其余的内容。要明确请求，请编写：

A(A && rhs) = default;

这样做，你将在可能的情况下获得noexcept：默认的移动构造函数是否被定义为noexcept？

请注意，早期版本的Visual Studio 2015和更早版本不支持此功能，尽管它支持移动语义。

- Johan Lundberg

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有趣的是，实现如何“知道”value_type的移动构造函数是否为noexcept？也许语言在调用范围也是noexcept函数时限制了函数调用候选集合？ - Lightness Races in Orbit

@LightnessRacesinOrbit 我认为它只是执行诸如http://en.cppreference.com/w/cpp/types/is_move_constructible之类的操作。只能有一个移动构造函数，因此应该在声明中明确定义。 - Johan Lundberg

@LightnessRacesinOrbit，我后来了解到，实际上没有（标准/有用的）方法可以真正知道是否存在noexcept移动构造函数。如果存在nothrow复制构造函数，则is_nothrow_move_constructible将为true。我不知道是否存在昂贵的nothrow复制构造函数的真实情况，因此它是否真的很重要并不清楚。 - Johan Lundberg

@Johan，我找到问题了。我在错误的push_back()调用上使用了std::move()。有时候你会为了寻找问题而努力地看着它，却没有看到明显的错误就在你面前。然后就到了午餐时间，我忘记删除我的评论了。 - AlastairG

但是如果移动构造函数和复制构造函数都可能抛出异常怎么办？ - einpoklum

Answer 2

有趣的是，gcc 4.7.2的向量（vector）只有在移动构造函数和析构函数都是noexcept时才使用移动构造函数。以下是一个简单的示例：

struct foo {
    foo() {}
    foo( const foo & ) noexcept { std::cout << "copy\n"; }
    foo( foo && ) noexcept { std::cout << "move\n"; }
    ~foo() noexcept {}
};

int main() {
    std::vector< foo > v;
    for ( int i = 0; i < 3; ++i ) v.emplace_back();
}

这将输出预期结果：

move
move
move

然而，当我从~foo()中移除noexcept时，结果是不同的：

copy
copy
copy

我想这也回答了这个问题。

- Nikola Benes

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在我看来，其他答案似乎只谈到了移动构造函数，而没有提到析构函数必须是noexcept的。 - Nikola Benes

嗯，本应该没问题的，但事实证明，在gcc 4.7.2中并非如此。因此，这个问题实际上是特定于gcc的。不过在gcc 4.8.0中应该已经修复了。请参见相关stackoverflow问题。 - Nikola Benes

Answer 3

看起来， (对于 C++17 和早期版本) 强制 std::vector 在重新分配时使用移动语义的唯一方法是删除复制构造函数 :). 以此方式，它将在编译时使用您的移动构造函数或尝试死亡 :).

有许多规则，std::vector 在重新分配时不得使用移动构造函数，但没有关于它必须使用它的规则。

template<class T>
class move_only : public T{
public:
   move_only(){}
   move_only(const move_only&) = delete;
   move_only(move_only&&) noexcept {};
   ~move_only() noexcept {};

   using T::T;   
};

直播

或者

template<class T>
struct move_only{
   T value;

   template<class Arg, class ...Args, typename = std::enable_if_t<
            !std::is_same_v<move_only<T>&&, Arg >
            && !std::is_same_v<const move_only<T>&, Arg >
    >>
   move_only(Arg&& arg, Args&&... args)
      :value(std::forward<Arg>(arg), std::forward<Args>(args)...)
   {}

   move_only(){}
   move_only(const move_only&) = delete;   
   move_only(move_only&& other) noexcept : value(std::move(other.value)) {};    
   ~move_only() noexcept {};   
};

实时代码

你的 T 类必须具有 noexcept 移动构造函数/赋值运算符和 noexcept 析构函数。否则会导致编译错误。

std::vector<move_only<MyClass>> vec;

- tower120

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不需要删除复制构造函数。如果移动构造函数是noexcept，它将被使用。 - balki

@balki 可以使用。标准现在不要求这样做。这里是讨论 https://groups.google.com/a/isocpp.org/forum/?utm_medium=email&utm_source=footer#!msg/std-proposals/j5URs5ZY3GI/AanXG977CAAJ - tower120