是否可以 std::move 本地堆栈变量？答案

【问题标题】：Is it possible to std::move local stack variables?是否可以 std::move 本地堆栈变量？
【发布时间】：2017-08-21 14:05:20
【问题描述】：

请考虑以下代码：

struct MyStruct
{
    int iInteger;
    string strString;
};

void MyFunc(vector<MyStruct>& vecStructs)
{
    MyStruct NewStruct = { 8, "Hello" };
    vecStructs.push_back(std::move(NewStruct));
}

int main()
{
    vector<MyStruct> vecStructs;
    MyFunc(vecStructs);
}

为什么会这样？

在调用 MyFunc 的那一刻，返回地址应该放在当前线程的栈上。现在创建 NewStruct 对象被创建，它也应该放在堆栈上。通过 std::move，我告诉编译器，我不打算再使用 NewStruct 引用。他可以窃取记忆。（push_back 函数是具有移动语义的函数。）

但是当函数返回并且 NewStruct 超出范围时。即使编译器不会从堆栈中移除原来存在的结构所占用的内存，他至少也必须移除之前存储的返回地址。

这会导致堆栈碎片化，未来的分配会覆盖“移动”的内存。

谁能给我解释一下，好吗？

编辑：首先：非常感谢您的回答。但是根据我所学到的，我仍然无法理解，为什么以下内容不能像我期望的那样工作：

struct MyStruct
{
    int iInteger;
    string strString;
    string strString2;
};

void MyFunc(vector<MyStruct>& vecStructs)
{
    MyStruct oNewStruct = { 8, "Hello", "Definetly more than 16 characters" };
    vecStructs.push_back(std::move(oNewStruct));

    // At this point, oNewStruct.String2 should be "", because its memory was stolen.
    // But only when I explicitly create a move-constructor in the form which was
    // stated by Yakk, it is really that case.
}

void main()
{
    vector<MyStruct> vecStructs;
    MyFunc(vecStructs);
}

【问题讨论】：

除了main 应该返回int，你的例子很好。移动构造只是将NewStruct 的状态移动到vecStructs 中的新元素。新元素与NewStruct 不同，两者的生命周期都与对方的生命周期没有任何关系。考虑使用std::vector::emplace_back 而不是push_back。
移动语义不会“删除”“堆栈上的插槽”。从（在您的示例中为NewStruct）移动的对象保证存在，尽管处于“未指定但可用状态”。
std::move 什么都不做，只是一个演员表：stackoverflow.com/questions/21358432/…
move 更像是将所有资金从一个银行账户转移到另一个银行账户，而不是将银行账户转移给新所有者。

标签： c++ c++11 move move-semantics

【解决方案1】：

首先，std::move 不动，std::forward 不前进。

std::move 是对右值引用的强制转换。按照惯例，右值引用被视为“允许将数据移出的引用，因为调用者承诺他们真的不再需要这些数据了”。

在栅栏的另一边，右值引用隐式绑定到std::move 的返回值（有时是转发）、临时对象，在某些情况下，当从函数返回本地时，以及使用一个临时的或移动的对象。

在采用右值引用的函数中发生的事情并不神奇。它不能直接在相关对象中声明存储。然而，它可以撕裂它的内脏。如果它能够以这种方式更快地执行操作，它有权（按照惯例）弄乱其参数的内部状态。

现在，C++ 会自动为你编写一些移动构造函数。

struct MyStruct
{
  int iInteger;
  string strString;
};

在这种情况下，它会写出大致如下所示的内容：

MyStruct::MyStruct( MyStruct&& other ) noexcept(true) :
  iInteger( std::move(other.iInteger) ),
  strString( std::move(other.strString) )
{}

也就是说，它会做一个元素级的移动构造。

当你移动一个整数时，不会发生任何有趣的事情。弄乱源整数的状态没有任何好处。

当您移动 std::string 时，我们会提高一些效率。 C++ 标准描述了当您从一个std::string 移动到另一个时会发生什么。基本上，如果源std::string 正在使用堆，则堆存储将转移到目标std::string。

这是 C++ 容器的一般模式；当您离开它们时，它们会窃取源容器的“堆分配”存储空间并在目标容器中重用它。

请注意，源 std::string 仍然是 std::string，只是一个“内脏被撕掉”的源。大多数容器之类的东西都是空的，我不记得std::string 是否做出了这样的保证（可能不是由于 SBO），而且现在并不重要。

简而言之，当你离开某物时，它的内存并没有被“重用”，但它拥有的内存可以被重用。

在您的情况下，MyStruct 有一个 std::string 可以使用堆分配的内存。这个堆分配的内存可以移动到MyStruct中存储在std::vector中。

再往下走一点，"Hello" 可能太短以至于发生 SBO（小缓冲区优化），而std::string 根本不使用堆。对于这种特殊情况，moveing 可能几乎没有性能提升。

【讨论】：

@FrançoisAndrieux 这似乎是合理的；使用 SBO，这允许他们在移动而不是复制时变得懒惰并且不做额外的工作。我不打算用标准的钻研来确认，因为没关系。 :)
所以如果我理解正确的话，虽然std::move 可以与堆栈变量一起使用，但它的好处在于使用堆内存的类型。移动堆栈上的数组不会做任何事情，也不会移动由原始类型构成的结构。这是正确的吗？
@matt 移动原始类型会进行复制。移动原始类型（数组或结构）的聚合进行复制。然而，拥有两个原始数据副本的可观察到的效果非常少。因此编译器可以经常使用 as-if 规则来忽略它们的存在。最常见的问题是它们必须有不同的地址，从而阻止省略；但是，超出范围的本地地址是未定义的。继续使用 std 库 cpntsoners（数组除外）确实避免了堆重新分配。允许移动 std 唯一锁，而不允许复制。所以这会有所不同。通常，资源拥有类型
从移动中获得性能，因为它们可以避免重复资源（无论是在免费商店还是其他地方）；在其他情况下， move 允许复制所不允许的语义操作（将 auto ptr 与唯一 ptr、唯一锁或共享锁进行比较；现代类型出于语义原因阻止复制）。

【解决方案2】：

你的例子可以简化为：

vector<string> vec;
string str; // populate with a really long string
vec.push_back(std::move(str));

这仍然提出了一个问题，“是否可以移动本地堆栈变量。”它只是删除了一些无关代码以使其更易于理解。

答案是肯定的。 像上面这样的代码可以从std::move 中受益，因为std::string——至少在内容足够大的情况下——将实际数据存储在堆上，甚至如果变量在堆栈上。

如果你不使用std::move()，你可以期望像上面这样的代码复制str的内容，这可能是任意大的。如果您确实使用std::move()，则只会复制字符串的直接成员（移动不需要将旧位置“归零”），并且无需修改或复制即可使用数据。

基本上就是这个区别：

char* str; // populate with a really long string
char* other = new char[strlen(str)+1];
strcpy(other, str);

对

char* str; // populate with a really long string
char* other = str;

在这两种情况下，变量都在堆栈上。但数据不是。

如果您遇到真正所有数据都在堆栈上的情况，例如具有“小字符串优化”效果的std::string，或者包含整数的结构，那么std::move() 将不会给您带来任何好处。

【讨论】：