Introducción.
Para entender las semánticas de movimiento, hay que entender los objetos temporales de C++. Un objeto temporal es un objeto que se crea como parte de una expresión y que se destruirá cuando la expresión finalice. Sin entrar en detalles pues resultaría en una respuesta demasiado larga, te muestro dos ejemplos típicos de objetos temporales en C++:
- Llamadas a función.
void f(std::string s) { … }
…
f("Hola mundo!"); // <-- Aquí hay un objeto temporal!
la función recibe un objeto std::string
pero la estamos llamando con un literal de cadena (cuyo tipo es char[12]
), así que se construye un std::string
temporal y anónimo el cuál será copiado (con el constructor de copia de std::string
) en el argumento de la función.
- Conversiones implícitas.
struct S { S(int) { … } };
…
S s = 1; // <-- Aquí hay un objeto temporal!
El objeto S
es construible con un entero (int
) así que podemos usar un entero para asignarlo a una instancia de S
. Esto crea un objeto S
temporal y anónimo con el constructor S::S(int)
el cuál después se copiará a la instancia s
con el operador de asignación S &operator=(const S &)
.
Ambos puntos son más o menos lo mismo, pero sirven para entender el concepto en diferentes contextos.
Ejemplo.
Las semánticas de movimiento se añadieron a C++ en el estándar C++11 como solución a los problemas de rendimiento que supone hacer continuamente copias de objetos (con constructor de copia u operador de asignación) que se iban a descartar (los temporales). A partir de dicho estándar es posible hacer referencia y nombrar los objetos temporales mediante una ROT "Referencia a Objeto Temporal" (RValue reference en inglés); la sintaxis de una ROT es tipo &&nombre
, fíjate que el &&
no es el operador AND en este contexto.
Con la capacidad de poder referenciar temporales podemos reescribir los ejemplos anteriores:
#define P std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << '\n';
void f(const std::string &s) { P; }
void f(std::string &&s) { P; }
struct S
{
S(int) { P; }
S(const S &) { P; }
S(S &&) { P; }
};
int main(int argc, char **argv)
{
std::string holamundo = "Hola mundo!";
f("Hola mundo!");
f(std::string{});
f(holamundo);
S s1 = 1;
S s2{std::move(S{2})};
return 0;
}
El código anterior muestra la siguiente salida:
void f(string&&)
void f(string&&)
void f(const string&)
S::S(int)
S::S(int)
S::S(S&&)
Explicación y excepciones.
Las dos primeras llamadas a f
se hicieron con un temporal y en consecuencia se llamó la versión de la función que acepta temporales. En cuanto a la segunda construcción de S
, hemos necesitado llamar a la función std::move
para que el constructor de movimiento sea llamado ¿Por qué? y por cierto ¿Por qué no se ve el constructor de copia de S
en la salida?.
Los compiladores C++ llevan a cabo una optimización conocida como "elisión de copia", esta optimización consiste en detectar objetos que deberían ser copiados de un contexto a otro para en lugar de construir-y-copiar, construirlos directamente en el contexto final, por eso no se ve el constructor de copia de S
en la salida y por eso necesitamos usar std::move
para forzar la llamada al constructor de movimiento… ya que de lo contrario se lanzaría una elisión de copia.
Antes de C++17 la elisión de copia no estaba estandarizada y quedaba al criterio del compilador aplicarla o no, a partir de C++17 la elisión de copia está garantizada siempre que sea posible por lo que muchas semánticas de movimiento se llevan a cabo sin RAT ni los constructores/operadores asociados.