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C++11新特性(25)-更快的swap(c++是最快的语言吗)

qiguaw 2024-10-28 17:27:46 资源文章 17 ℃ 0 评论

已经连续两篇文章说明右值引用和数据移动的概念,今天说明它们的应用场景。

我们以std::swap为例进行说明。

假设有下面的数据类:

struct TestData{
 TestData(int _size)
  :size(_size)
 {
  data=newint[size];
 }
 ~TestData(){
  if(data!=nullptr){
   delete data;
  }
 }
 TestData(constTestData& d)
 {
  size=d.size;
  if(data!=nullptr){
   delete data;
  }
  data=new int[size];
  memcpy(data,d.data,size*sizeof(int));
 }
 TestData& operator=(const TestData& d)
 {
  size=d.size;
  if(data!=nullptr){
   delete data;
  }
  data=new int[size];
  memcpy(data,d.data,size*sizeof(int));
  return *this;
 }
 int size=0;
 int* data=nullptr;
};

这时一个简单的数据类,定义了一个拷贝构造函数和一个赋值运算符。它们都实现了深拷贝。

C++11之前的swap

先看swap的实现:

template<classT>void swap ( T& a, T& b )
{
  T c(a); a=b; b=c;
}

下面结合示例代码看看发生了什么。

当swap调用了T C(a)的时候,实际上是调用了拷贝构造函数,当swap代码调用了赋值操作时,实际上是调用了赋值运算符。

由于拷贝构造函数和赋值运算符包含内存拷贝操作,而这样的操作共执行了三次,所以在一个swap中一共存在三次内存拷贝操作。这种不必要的内存操作很多情况下都会影响C++的执行效率。

C++11之后的swap

引入了右值引用和数据移动的概念之后,代码变成下面的样子:

template<classT>void swap (T& a, T& b)
{
  T c(std::move(a)); a=std::move(b); b=std::move(c);
}

由于std::move将变量类型转换为右值引用,TestData有机会提供下面针对右值引用的构造函数和赋值运算符。

TestData(TestData&& d)
  :size(d.size)
  ,data(d.data)
{
  d.size=0;
  d.data=nullptr;
}
TestData&operator=(const TestData&& d)
{
  size=d.size;
  data=d.data;
  return*this;
}

由于代码中使用内存移管代替了不必要的内存拷贝,因此效率会大大提高。

作者观点

如果观察C++11的标准库,会发现很多类都增加了右值引用的参数,这实际上就是对数据移动的支持,也就是对高效率的支持。

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