理解std::array的移动语义

Question

我正在尝试理解移动语义，因此我进行了以下测试：

#include <iostream>
#include <array>

using namespace std;

void tryToMove(array<double,3> && v) {
    array<double,3> v_ = std::move(v);
    std::cout << v_[0] << "  " << v_[1] << "  " << v_[2] <<'\n';
}

int main () {
    array<double,3> v{1,2,3};

    tryToMove(std::move(v));
    std::cout << v[0] << "  " << v[1] << "  " << v[2] <<'\n';
}

我原本期望在主函数的std::cout中出现段错误，因为v_应该已经在tryToMove中被移动了。但是，输出结果却是：

1 2 3
1 2 3

这里到底发生了什么？

谢谢！

- Javi

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移动语义与分段错误有什么关系？您是否预期未定义的行为？如果是，未定义的行为并不意味着代码“总会崩溃”。 - user3920237

当您在某个对象上调用std::move时，必须假定它已成功移动。标准规定，在移动后，对象处于有效但未指定的状态，因此数组中的值不是确定性的。虽然std::array的移动构造函数是隐式的，但它只会复制基础数组，而不会进行其他操作。 - David G

Answer 1

我本以为会出现分段错误

首先，大多数导致分段错误的方法都是由于未定义的行为而产生的，在这种情况下任何事情都可能发生，因此您可能不应该期望任何特定的结果。

因为 v_ 应该被移动

std::array 包含其元素直接嵌入在其中（不像 std::vector 那样在堆上，由指针引用），因此您无法将其内容移动到任何地方。它们将始终在其中。

所以，您所做的只是从旧数组初始化一个新数组，您没有移动任何内容。新数组的元素将由 rvalue doubles 初始化，但这也不会移动任何东西，因为您无法“移动”double（它没有要传输的外部分配数据）。所以这只是每个元素的副本。

- Jonathan Wakely

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这些微妙的C++问题让我崩溃。谢谢你的回答！ - Javi

如果你想学习，我不会将它视为微不足道的。 - user3920237

@JaviV，有些类对移动后的对象做出保证，但通常情况下，你不能对其进行任何操作，只能将其赋值或销毁。这是一个相当不错的经验法则。 - chris

@chris，我不同意那个经验法则，它比必要的保守得多。 - Jonathan Wakely

如果我有一个移动过的std::vector，没有任何阻止我调用clear()并重新使用它，例如。经验法则是“不要在没有检查先决条件的情况下执行具有先决条件的操作”。这比学习“除了赋值和销毁之外什么都不做”还要简单。 - Jonathan Wakely

Answer 2

问题在于你认为只要访问不属于你的内存，就会出现分段错误。

未定义行为意味着任何事情都可能发生。

在这种情况下，变量v的状态是未指定的，因此对其三个元素的访问可能有效，也可能无效。当它们有效时（由于基础数据很可能在这种情况下被复制），一切都很好；当它们无效时，你不能简单地假设结果将是分段错误。操作系统必须满足几个条件才能引发分段错误：这不是检测错误的魔法子弹。

- Lightness Races in Orbit

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但是内存是“你的”。 - juanchopanza

移动 int 的操作不是规范良好的吗？考虑到数组的移动构造函数的语义以及对于类型为 array<T, N> 的 a，a.size() == N 的不变量，我认为它似乎并不完全没有规定。 - juanchopanza

是的，"valid but unspecified state" 这个说法表示 "除非另有规定"（在整个标准中都是隐含的），而 std::array 的精确规定算作我的书中的"另有规定"。 - Jonathan Wakely

@JonathanWakely: 尽管如此，我更感兴趣的是帮助OP纠正关于UB的误解，而不是争论我们应该将实际推断视为标准命令的程度。 :) - Lightness Races in Orbit

对于那些说“读取项肯定没问题”的人，double的值在标准下可能包含陷阱表示，从它们中进行move操作可能会将double设置为所述陷阱表示（如果有的话，那么在调试中这样做将非常棒）。 进行读取可能会导致任何事情发生（例如seg fault或鼻部恶魔）。 写入仍然有效，arr.size（）== N等。 - Yakk - Adam Nevraumont