是否可以在 C++ 中进行交换，而不是按值返回？

Question

假设我正在用 C++ 编写一个字符串类（我知道我可以使用该库）。字符串长度是可变的，存储空间在构造函数中动态分配并在析构函数中释放。当main函数调用c=a+b（a,b,c是字符串）时，operator+成员函数会创建一个临时对象来存储连接的字符串a+b，将其返回给main函数，然后@调用987654331@成员函数释放原来存储在c中的字符串，并将临时字符串a+b中的数据复制到c，最后临时a+b被销毁。

我想知道是否有办法实现这一点：我希望它交换a+b 和c 的数据指针，而不是让operator= 将数据从a+b 复制到c ，这样当a+b被破坏时，它会破坏c中的原始数据（这就是我们想要的），而c现在不需要复制a+b的结果。

我知道编写一个 2 参数成员函数 setToStrcat 并调用 c.setToStrcat(a,b) 可以做到这一点。例如，函数可以编码为：

    void String::setToStrcat(const String& a,const String& b){
      String tmp(a.len+b.len); int i,j;
      for(i=0;i<a.len;i++) tmp[i]=a[i];
      for(j=0;j<b.len;i++,j++) tmp[i]=b[j];
      tmp[i]='\0'; this->swap(tmp);
    }

    void String::swap(String& a){
      int n=len; len=a.len; a.len=n;
      char *s=str; str=a.str; a.str=s;
    }

我省略了构造函数（分配len+1 字符型空格）和operator[]（返回ith 字符的引用）的定义。 swap函数将*this和tmp之间的数据指针和长度变量进行交换，这样当tmp在交换后被破坏时，实际上是原来存储在*this中的数据（String c在main 函数）被破坏。 *this 现在拥有的 (c.str) 是串联的字符串 a+b。

我想知道是否有办法将c=a+b 的性能优化到相同的水平。我尝试了c.swap(a+b) 并将a+b 的返回类型更改为String&，但我收到警告（对局部变量的引用）并且GDB 显示临时在交换发生之前被破坏，而我想要另一种方式。

我认为我的问题很笼统。在 C++ 编程中，我们经常需要一个临时对象来存储函数的结果，但是当我们将它分配给主函数中的另一个对象时，我们可以不复制数据而是使用（更快）指针交换吗？有什么巧妙的方法可以做到这一点？

Answer 1

在 C++11 中，您可以通过编写移动构造函数来做到这一点。语言中添加了右值引用来解决这个确切的问题。

class String {
  ...
  String(String&& s) : str(nullptr) {
    this->swap(s);
  }
  String& operator=(String&& s) {
    this->swap(s);
  }
  ...
  String operator+(String const& other) {
    // (your implementation of concatenation here)
  }
  ...
}

然后这样的代码不会触发额外的复制构造函数或内存分配，它只会将分配的内存从临时（从 operator+ 返回的东西）移动到新对象c。

String c = a + b;