Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

std::vector vw1;

// Размещение данных в vw1

// Перемещение vw1 в vw2. Выполняется

// за константное время, изменяя

// только указатели в vw1 и vw2

auto vw2 = std::move(vw1);

Объекты std::arrayне содержат такого указателя, поскольку данные, содержащиеся в std::array,хранятся непосредственно в объекте std::array:

std::array aw1;

// Размещение данных в vw1

// Перемещение vw1 в vw2. Выполняется

// за линейное время. Все элементы

// aw1 перемещаются в aw2

auto aw2 = std::move(aw1);

Обратите внимание, что все элементы из aw1 перемещаются в aw2. В предположении, что Widgetпредставляет собой тип, операция перемещения которого выполняется быстрее операции копирования, перемещение std::arrayэлементов Widgetбудет более быстрым, чем копирование того же std::array. Поэтому std::arrayпредлагает поддержку перемещения. И копирование, и перемещение std::arrayимеют линейное время работы, поскольку должен быть скопирован или перемещен каждый элемент контейнера. Это весьма далеко от утверждения “перемещение контейнеров теперь такое же дешевое, как и копирование указателей”, которое иногда приходится слышать.

С другой стороны, std::stringпредлагает перемещение за константное время и копирование — за линейное. Создается впечатление, что в этом случае перемещение быстрее копирования, но это может и не быть так. Многие реализации строк используют оптимизацию малых строк (small string optimization — SSO). При использовании SSO “малые” строки (например, размером не более 15 символов) хранятся в буфере в самом объекте std::string; выделение динамической памяти не используется. Перемещение малых строк при использовании реализации на основе SSO не быстрее копирования, поскольку трюк с копированием только указателя на данные, который в общем случае обеспечивает повышение эффективности, в данном случае не применим.

Мотивацией применения SSO является статистика, указывающая, что короткие строки являются нормой для многих приложений. С помощью внутреннего буфера для хранения содержимого таких строк устраняется необходимость динамического выделения памяти для них, и это, как правило, дает выигрыш в эффективности. Следствием этого выигрыша является то, что перемещение оказывается не быстрее копирования… Хотя для любителей наполовину полного стакана [18] Известная история о том, что об одном и том же до средины наполненном стакане пессимисты говорят, что он наполовину пуст, а оптимисты — что он наполовину полон. — Примеч. пер. можно сказать, что для таких строк копирование не медленнее, чем перемещение.

Даже для типов, поддерживающих быстрые операции перемещения, некоторые кажущиеся очевидными ситуации могут завершиться созданием копий. В разделе 3.8 поясняется, что некоторые контейнерные операции в стандартной библиотеке предполагают строгие гарантии безопасности исключений и что для гарантии того, что старый код С++98, зависящий от этой гарантии, не станет неработоспособным при переходе на С++ 11, операции копирования могут быть заменены операциями перемещения, только если известно, что последние не генерируют исключений. В результате, даже если тип предоставляет перемещающие операции, более эффективные по сравнению с соответствующими копирующими операциями, и даже если в определенной точке кода перемещающая операция целесообразна (например, исходный объект представляет собой rvalue), компиляторы могут быть вынуждены по-прежнему вызывать копирующие операции, поскольку соответствующая перемещающая операция не объявлена как noexcept.

Таким образом, имеется ряд сценариев, в которых семантика перемещения С++11 непригодна.

• Отсутствие перемещающих операций. Объект, из которого выполняется перемещение, не предоставляет перемещающих операций. Запрос на перемещение, таким образом, превращается в запрос на копирование.

• Перемещение не быстрее. Объект, из которого выполняется перемещение, имеет перемещающие операции, которые не быстрее копирующих.

• Перемещение неприменимо. Контекст, в котором должно иметь место перемещение, требует операцию, не генерирующую исключения, но операция перемещения не объявлена как noexcept.

Стоит упомянуть также еще один сценарий, когда семантика перемещения не приводит к повышению эффективности.

• Исходный объект являетсяlvalue. За очень малыми исключениями (см., например, раздел 5.3) только rvalue могут использоваться в качестве источника перемещающей операции.

Но название этого раздела предполагает отсутствие перемещающих операций, их дороговизну или невозможность использования. Это типично для обобщенного кода, например, при написании шаблонов, поскольку вы не знаете всех типов, с которыми придется работать. В таких условиях вы должны быть настолько консервативными в отношении копирования объектов, как будто вы работаете с С++98, — до появления семантики перемещения. Это также случай “нестабильного” кода, т.e. кода, в котором характеристики используемых типов относительно часто изменяются.

Однако зачастую вам известно, какие типы использует ваш код, и вы можете положиться на неизменность их характеристик (например, на поддержку ими недорогих перемещающих операций). В этом случае вам не надо делать такие грустные предположения. Вы просто изучаете детали поддержки операций перемещения, используемых вашими типами. Если эти типы предоставляют недорогие операции перемещения и если вы используете объекты в контекстах, в которых эти операции будут вызываться, можете безопасно положиться на семантику перемещений при замене копирующих операций их менее дорогими перемещающими аналогами.

• Считайте, что перемещающие операции отсутствуют, дороги или не используются.

• В коде с известными типами или поддержкой семантики перемещения нет необходимости в таких предположениях.

Одной из ярких звезд на небосклоне C++11 является прямая передача (perfect forwarding). Можно сказать, идеально прямая. Но, как говорит наука, даже пространство искривляется, так что есть идеальная прямота, а есть реальная. Прямая передача С++11 очень хороша, но достигает истинного совершенства, только если вы готовы игнорировать небольшие искривления. В данном разделе вы познакомитесь с этими маленькими искривлениями.