小学生学C++编程语法知识（C++移动构造函数）

一、先问一个问题：什么是“移动”？

先别急着看代码。

假设你有一个装满玩具的大箱子：

小明的箱子 ┌─────────────────┐ │ 🚗 🚕 🚌 🚲 🎮 │ └─────────────────┘

现在小红也想要这些玩具。

有两种办法。

方法一：全部复制

把小明箱子里的玩具，一个一个复制一份给小红：

小明：🚗 🚕 🚌 🚲 🎮 ↓ 复制 小红：🚗 🚕 🚌 🚲 🎮

这样当然可以。

但是：

如果箱子里有100万个玩具呢？

复制会很慢，而且需要额外的空间。

方法二：直接把箱子交给小红

小明说：

“我已经不要这个箱子了，你直接拿走吧！”

于是：

小明的箱子 ↓ └────────→ 小红的箱子

根本不用把100万个玩具重新复制一遍。

这就是我们今天要学习的核心思想：

移动

二、C++为什么需要“移动”？

我们先看看一个比较典型的类。

class Box { public: int *data; int size; Box(int n) { size = n; data = new int[n]; } ~Box() { delete[] data; } };

假设：

Box a(1000000);

那么：

a │ ├── size = 1000000 │ └── data ───────→ 堆内存 ┌──────────────┐ │ 100万个数据 │ └──────────────┘

现在：

Box b = a;

如果使用普通的拷贝构造函数，就可能需要：

a │ └──────→ [100万个数据] b │ └──────→ [重新复制的100万个数据]

也就是说：

复制一份非常大的数据。

这可能非常浪费时间。

三、于是C++11发明了一个好东西

C++11提供了：

移动构造函数

英文：

Move Constructor

它的作用可以简单理解成：

“你不用复制了，把资源直接交给我！”

四、移动构造函数长什么样？

最基本的形式：

class Box { public: int *data; int size; Box(int n) { size = n; data = new int[n]; } // 移动构造函数 Box(Box&& other) { data = other.data; size = other.size; other.data = nullptr; other.size = 0; } ~Box() { delete[] data; } };

这里最重要的是：

Box(Box&& other)

看到：

&&

先不要害怕。

这里的：

Box&&

叫做：

右值引用

我们后面可以专门学习。

现在先把它简单理解成：

“这个对象马上就不用了，可以把里面的资源搬走。”

五、移动构造函数到底干了什么？

这是最重要的部分。

假设：

Box a(1000000);

现在：

a │ └──────→ 大量数据

然后：

Box b(std::move(a));

移动构造函数执行：

data = other.data;

相当于：

a.data ───────────┐ ↓ 大量数据 ↑ │ b.data ───────────┘

注意：

没有复制100万个数据！

只是把：

地址

交给了b。

六、但是有一个非常重要的问题

如果只是：

data = other.data;

那么：

a.data ──┐ ↓ 大数据 ↑ │ b.data ──┘

现在：

a和b都认为自己拥有这块内存。

最后会发生什么？

b析构：

delete[] data;

把内存释放掉。

然后a析构的时候：

delete[] data;

又释放一次。

这就出问题了！

七、所以移动之后，要把“原来的对象”清空

所以我们必须写：

other.data = nullptr;

也就是：

移动之前： a ─────→ 大数据 移动之后： a ─────→ nullptr b ─────→ 大数据

这就非常安全了。

所以移动构造函数通常有一个非常重要的动作：

把资源交给新对象，然后把旧对象设置成“空壳”。

八、用搬家来理解

这个比喻非常适合小朋友。

假设：

小明家 ┌─────────────────┐ │ 🛏️ 🪑 📺 🧸 🎮 │ └─────────────────┘

小明要搬家。

普通拷贝

小明把所有东西复制一份：

小明家 小红家 🛏️ 🛏️ 🪑 复制 🪑 📺 ─────→ 📺 🧸 🧸 🎮 🎮

很慢。

移动

小明说：

“我不住这里了，这些东西全部给你。”

于是：

小明家 小红家 空房子 🛏️ 🪑 📺 🧸 🎮

东西没有复制。

只是：

换了一个主人。

这就是移动构造函数。

九、移动构造函数和拷贝构造函数有什么区别？

这是考试和学习中非常重要的一组概念。

例如：

拷贝

Box(const Box& other) { // 复制数据 }

意思：

给我复制一份。

移动

Box(Box&& other) { // 接管资源 }

意思：

不用复制，直接把你的资源给我。

十、为什么要写std::move？

例如：

Box a(1000000); Box b(std::move(a));

这里：

std::move(a)

可以理解成告诉编译器：

“a后面我基本不需要它原来的资源了，你可以把它搬走。”

于是优先使用：

Box(Box&& other)

移动构造函数。

十一、一个完整的简单例子

#include <iostream> #include <utility> using namespace std; class Box { private: int *data; int size; public: // 普通构造函数 Box(int n) { size = n; data = new int[n]; cout << "构造函数" << endl; } // 拷贝构造函数 Box(const Box& other) { size = other.size; data = new int[size]; for (int i = 0; i < size; i++) { data[i] = other.data[i]; } cout << "拷贝构造函数" << endl; } // 移动构造函数 Box(Box&& other) { size = other.size; data = other.data; // 原来的对象放弃资源 other.size = 0; other.data = nullptr; cout << "移动构造函数" << endl; } // 析构函数 ~Box() { delete[] data; cout << "析构函数" << endl; } }; int main() { Box a(1000000); Box b(std::move(a)); return 0; }

这里：

Box b(std::move(a));

大致发生：

a │ └────→ 100万个数据 移动 ↓ a │ └────→ nullptr b │ └────→ 100万个数据

数据没有复制。

只是：

所有权发生了转移。

十二、移动构造函数最大的作用是什么？

可以总结成三个字：

更高效！

特别是对象内部管理：

大数组 大字符串 文件资源 动态内存 大型容器

的时候。

例如：

vector<int> a(10000000);

如果把这么大的vector完完整整复制一份：

a ↓ 1000万个元素 ↓复制 b ↓ 1000万个元素

很浪费。

移动就可以：

a ↓ 数据地址 ─────────┐ │ ↓ 数据 ↑ │ b ────────────────┘

直接把内部资源接过来。

这也是为什么现代 C++ 中：

移动语义非常重要。

十三、移动构造函数并不是“复制的高级版本”

这一点一定要记住。

很多初学者会认为：

移动构造 = 更快的拷贝构造。

其实这个理解不够准确。

它们的思想完全不同：

拷贝

A │ └──→ 资源 ↓复制 B │ └──→ 新资源

是：

我要一份新的。

移动

A │ └──→ 资源 ↓搬走 A │ └──→ 空 B │ └──→ 原来的资源

是：

我不要了，你拿去用。

所以：

拷贝 = 复制

移动 = 转让

十四、什么时候会用到移动构造函数？

初学阶段可以先记住一种典型情况：

Box b(std::move(a));

以及以后你会经常看到：

return 一个对象;

例如：

Box createBox() { Box temp(1000000); return temp; }

这里涉及：

创建临时对象 ↓ 把对象交给外面 ↓ 如果每次都完整复制 ↓ 可能很浪费

现代 C++ 会通过：

返回值优化（RVO/NRVO）

以及：

移动语义

来尽可能避免不必要的复制。

所以以后你看到：

vector<int> getData() { vector<int> v(1000000); return v; }

不要简单理解成：

“把100万个元素复制出去。”

现代 C++ 通常会尽量避免这种昂贵的复制。

十五、一个非常重要的误区

千万不要认为：

“只要有&&，就一定会发生移动。”

例如：

Box&&

是：

右值引用类型

而：

std::move(a)

是：

把一个表达式转换成可以被移动的右值形式。

真正是否发生移动，还要看：

有没有匹配的移动构造函数/移动赋值运算符，以及具体的重载决议。

初学阶段可以先记：

Box b(std::move(a));

→ 很可能调用移动构造函数。

十六、为什么移动构造函数参数一定是&&？

你可以把：

Box(const Box& other)

理解成：

“这个东西还要用，所以我只能复制。”

而：

Box(Box&& other)

理解成：

“这个东西马上要被处理掉了，你可以把里面的资源拿走。”

所以：

const T& ↓ 我还需要你 ↓ 复制 T&& ↓ 我准备把你搬走 ↓ 移动

这就是右值引用存在的重要意义之一。

十七、最后给孩子一个“超级记忆法”

以后看到：

Box(const Box& other)

就想：

📋复印机

“给我复制一份。”

看到：

Box(Box&& other)

就想：

🚚搬家公司

“你不用复制，东西直接搬给我。”

所以：

对象资源 │ ┌────────┴────────┐ ↓ ↓ 拷贝 移动 │ │ ↓ ↓ 复制一份 直接搬走 │ │ ↓ ↓ 两份资源 一份资源

⭐ 最后用一句话记住

移动构造函数就是：当一个新对象可以“接管”另一个对象的资源时，不再傻傻地复制数据，而是把资源直接搬过来，从而提高程序效率。

最核心的代码就是：

Box(Box&& other) { data = other.data; // 接管资源 other.data = nullptr; // 原对象放弃资源 }

可以把它牢牢记成：

“资源搬过来，旧主人变空壳。”

而下节课继续学习“右值引用&&到底是什么？为什么std::move()能让移动构造函数被调用？”。把这两个知识点弄明白，移动构造函数就真正理解了。