Operadores de construtores de movimento e de atribuição de movimento (C++)

Artigo
04/03/2023

Este tópico descreve como escrever um construtor de movimento e um operador de atribuição de movimento para a classe C++. Um construtor de movimento permite que os recursos pertencentes a um objeto rvalue sejam movidos para um lvalue sem copiar. Para obter mais informações sobre a semântica de movimentação, consulte Declarador de referência Rvalue: &&.

Este tópico baseia-se na seguinte classe do C++, MemoryBlock, que gerencia um buffer de memória.

// MemoryBlock.h
#pragma once
#include <iostream>
#include <algorithm>

class MemoryBlock
{
public:

   // Simple constructor that initializes the resource.
   explicit MemoryBlock(size_t length)
      : _length(length)
      , _data(new int[length])
   {
      std::cout << "In MemoryBlock(size_t). length = "
                << _length << "." << std::endl;
   }

   // Destructor.
   ~MemoryBlock()
   {
      std::cout << "In ~MemoryBlock(). length = "
                << _length << ".";

      if (_data != nullptr)
      {
         std::cout << " Deleting resource.";
         // Delete the resource.
         delete[] _data;
      }

      std::cout << std::endl;
   }

   // Copy constructor.
   MemoryBlock(const MemoryBlock& other)
      : _length(other._length)
      , _data(new int[other._length])
   {
      std::cout << "In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = "
                << other._length << ". Copying resource." << std::endl;

      std::copy(other._data, other._data + _length, _data);
   }

   // Copy assignment operator.
   MemoryBlock& operator=(const MemoryBlock& other)
   {
      std::cout << "In operator=(const MemoryBlock&). length = "
                << other._length << ". Copying resource." << std::endl;

      if (this != &other)
      {
         // Free the existing resource.
         delete[] _data;

         _length = other._length;
         _data = new int[_length];
         std::copy(other._data, other._data + _length, _data);
      }
      return *this;
   }

   // Retrieves the length of the data resource.
   size_t Length() const
   {
      return _length;
   }

private:
   size_t _length; // The length of the resource.
   int* _data; // The resource.
};

Os procedimentos a seguir descrevem como escrever um construtor de movimentação e um operador de atribuição de movimentação para o exemplo de classe C++.

Para criar um construtor de movimentação para a classe C++

Defina um método de construtor vazio que obtenha uma referência rvalue para o tipo de classe como seu parâmetro, como demonstrado no exemplo a seguir:
```
MemoryBlock(MemoryBlock&& other)
   : _data(nullptr)
   , _length(0)
{
}
```
No construtor de movimentação, atribua os membros de dados de classe do objeto de origem para o objeto sendo construído:
```
_data = other._data;
_length = other._length;
```
Atribua os membros de dados do objeto de origem para os valores padrão. Isso impede que o destruidor libere recursos (como a memória) várias vezes:
```
other._data = nullptr;
other._length = 0;
```

Para criar um operador de atribuição de movimentação para a classe C++

Defina um operador de atribuição vazio que pegue uma referência rvalue para o tipo de classe como seu parâmetro e retorne uma referência para o tipo de classe, como demonstrado no exemplo a seguir:
```
MemoryBlock& operator=(MemoryBlock&& other)
{
}
```
No operador de atribuição de movimentação, adicione uma instrução condicional que não execute nenhuma operação se você tentar atribuir o objeto a ele mesmo.
```
if (this != &other)
{
}
```
Na instrução condicional, libere quaisquer recursos (como a memória) do objeto ao qual ela está sendo atribuída.

O exemplo a seguir libera o membro _data do objeto ao qual está sendo atribuído:
```
// Free the existing resource.
delete[] _data;
```
Siga as etapas 2 e 3 no primeiro procedimento para transferir os membros de dados do objeto de origem para o objeto sendo construído:
```
// Copy the data pointer and its length from the
// source object.
_data = other._data;
_length = other._length;

// Release the data pointer from the source object so that
// the destructor does not free the memory multiple times.
other._data = nullptr;
other._length = 0;
```
Retorne uma referência para o objeto atual, conforme mostrado no exemplo a seguir:
```
return *this;
```

Exemplo: concluir operador de construtor de movimento e operador de atribuição de movimento

O exemplo a seguir mostra o construtor de movimentação completo e o operador de atribuição de movimentação para a classe MemoryBlock:

// Move constructor.
MemoryBlock(MemoryBlock&& other) noexcept
   : _data(nullptr)
   , _length(0)
{
   std::cout << "In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = "
             << other._length << ". Moving resource." << std::endl;

   // Copy the data pointer and its length from the
   // source object.
   _data = other._data;
   _length = other._length;

   // Release the data pointer from the source object so that
   // the destructor does not free the memory multiple times.
   other._data = nullptr;
   other._length = 0;
}

// Move assignment operator.
MemoryBlock& operator=(MemoryBlock&& other) noexcept
{
   std::cout << "In operator=(MemoryBlock&&). length = "
             << other._length << "." << std::endl;

   if (this != &other)
   {
      // Free the existing resource.
      delete[] _data;

      // Copy the data pointer and its length from the
      // source object.
      _data = other._data;
      _length = other._length;

      // Release the data pointer from the source object so that
      // the destructor does not free the memory multiple times.
      other._data = nullptr;
      other._length = 0;
   }
   return *this;
}

Exemplo Usar semântica de movimentação para melhorar o desempenho

O exemplo a seguir mostra como a semântica de movimentação pode melhorar o desempenho de seus aplicativos. O exemplo adiciona dois elementos a um objeto de vetor e insere um novo elemento entre os dois elementos existentes. A classe vector usa semântica de movimentação para executar a operação de inserção com eficiência movendo os elementos do vetor em vez de copiá-los.

// rvalue-references-move-semantics.cpp
// compile with: /EHsc
#include "MemoryBlock.h"
#include <vector>

using namespace std;

int main()
{
   // Create a vector object and add a few elements to it.
   vector<MemoryBlock> v;
   v.push_back(MemoryBlock(25));
   v.push_back(MemoryBlock(75));

   // Insert a new element into the second position of the vector.
   v.insert(v.begin() + 1, MemoryBlock(50));
}

Esse exemplo gera a saída a seguir:

In MemoryBlock(size_t). length = 25.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 25. Moving resource.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In MemoryBlock(size_t). length = 75.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 75. Moving resource.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 25. Moving resource.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In MemoryBlock(size_t). length = 50.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 50. Moving resource.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 25. Moving resource.
In MemoryBlock(MemoryBlock&&). length = 75. Moving resource.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In ~MemoryBlock(). length = 0.
In ~MemoryBlock(). length = 25. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 50. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 75. Deleting resource.

Antes do Visual Studio 2010, este exemplo produzia a seguinte saída:

In MemoryBlock(size_t). length = 25.
In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = 25. Copying resource.
In ~MemoryBlock(). length = 25. Deleting resource.
In MemoryBlock(size_t). length = 75.
In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = 25. Copying resource.
In ~MemoryBlock(). length = 25. Deleting resource.
In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = 75. Copying resource.
In ~MemoryBlock(). length = 75. Deleting resource.
In MemoryBlock(size_t). length = 50.
In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = 50. Copying resource.
In MemoryBlock(const MemoryBlock&). length = 50. Copying resource.
In operator=(const MemoryBlock&). length = 75. Copying resource.
In operator=(const MemoryBlock&). length = 50. Copying resource.
In ~MemoryBlock(). length = 50. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 50. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 25. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 50. Deleting resource.
In ~MemoryBlock(). length = 75. Deleting resource.

A versão deste exemplo que usa a semântica de movimentação é mais eficiente do que a versão que não usa a semântica de movimentação, pois ela executa menos operações de cópia, alocação de memória e desalocação de memória.

Programação robusta

Para evitar vazamento de recursos, sempre libere recursos (como a memória, os identificadores de arquivo e os soquetes) no operador de atribuição de movimentação.

Para evitar a destruição irrecuperável de recursos, manipule corretamente a autoatribuição no operador de atribuição de movimentação.

Se você fornecer um construtor de movimentação e um operador de atribuição de movimentação de sua classe, poderá eliminar o código supérfluo escrevendo o construtor de movimentação para chamar o operador de atribuição de movimentação. O exemplo a seguir mostra uma versão revisada do construtor de movimentação que chama o operador de atribuição de movimentação:

// Move constructor.
MemoryBlock(MemoryBlock&& other) noexcept
   : _data(nullptr)
   , _length(0)
{
   *this = std::move(other);
}

A função std::move converte o lvalue other em um rvalue.

Confira também

Declarador de referência Rvalue: &&
std::move

Compartilhar via