c++ - 为什么有些人使用交换进行 move 分配？

Question

例如，stdlibc++ 具有以下内容:

unique_lock& operator=(unique_lock&& __u)
{
    if(_M_owns)
        unlock();
    unique_lock(std::move(__u)).swap(*this);
    __u._M_device = 0;
    __u._M_owns = false;
    return *this;
}

为什么不直接将两个 __u 成员分配给 *this 呢？交换是否意味着 __u 被分配了 *this 成员，只是后来分配了 0 和 false ......在这种情况下，交换正在做不必要的工作。我错过了什么？
( unique_lock::swap 只是对每个成员执行 std::swap )

Answer 1

我的错。 (半开玩笑，半不是)。

当我第一次展示 move 赋值运算符的示例实现时，我只是使用了交换。然后一些聪明人(我不记得是谁)向我指出在分配之前破坏 lhs 的副作用可能很重要(例如你的例子中的 unlock() )。所以我停止使用交换进行 move 分配。但是使用交换的历史仍然存在并且持续存在。

在这个例子中没有理由使用交换。它比您建议的效率低。确实，在 libc++ ，我完全按照你的建议去做:

unique_lock& operator=(unique_lock&& __u)
    {
        if (__owns_)
            __m_->unlock();
        __m_ = __u.__m_;
        __owns_ = __u.__owns_;
        __u.__m_ = nullptr;
        __u.__owns_ = false;
        return *this;
    }

通常， move 赋值运算符应该:

销毁可见资源(尽管可能会保存实现细节资源)。

move 分配所有基地和成员。

如果基地和成员的 move 分配没有使 rhs 资源减少，那么就这样做。

像这样:

unique_lock& operator=(unique_lock&& __u)
    {
        // 1. Destroy visible resources
        if (__owns_)
            __m_->unlock();
        // 2. Move assign all bases and members.
        __m_ = __u.__m_;
        __owns_ = __u.__owns_;
        // 3. If the move assignment of bases and members didn't,
        //           make the rhs resource-less, then make it so.
        __u.__m_ = nullptr;
        __u.__owns_ = false;
        return *this;
    }

更新

在评论中有一个关于如何处理 move 构造函数的后续问题。我开始在那里回答(在评论中)，但格式和长度限制使得很难做出明确的回应。因此，我将我的回应放在这里。

问题是:创建 move 构造函数的最佳模式是什么？委托(delegate)给默认构造函数然后交换？这具有减少代码重复的优点。

我的回答是:我认为最重要的一点是程序员应该警惕不加思考地遵循模式。可能有一些类将 move 构造函数作为默认值+交换实现是完全正确的答案。这个类可能很大而且很复杂。 A(A&&) = default;可能会做错事。我认为重要的是要考虑您对每个类(class)的所有选择。

让我们详细看看OP的例子:std::unique_lock(unique_lock&&) .

观察:

A. 这个类相当简单。它有两个数据成员:

mutex_type* __m_;
bool __owns_;

B. 此类位于通用库中，供未知数量的客户端使用。在这种情况下，性能问题是重中之重。我们不知道我们的客户是否会在性能关键代码中使用这个类。所以我们必须假设它们是。

C. 无论如何，此类的 move 构造函数将由少量加载和存储组成。所以查看性能的一个好方法是计算加载和存储。例如，如果您用 4 个商店做某事，而其他人只用 2 个商店做同样的事情，那么您的两个实现都非常快。但他们是两次 和你一样快!这种差异在某些客户的紧密循环中可能至关重要。

首先让我们计算默认构造函数和成员交换函数中的加载和存储:

// 2 stores
unique_lock()
    : __m_(nullptr),
      __owns_(false)
{
}

// 4 stores, 4 loads
void swap(unique_lock& __u)
{
    std::swap(__m_, __u.__m_);
    std::swap(__owns_, __u.__owns_);
}

现在让我们通过两种方式实现 move 构造函数:

// 4 stores, 2 loads
unique_lock(unique_lock&& __u)
    : __m_(__u.__m_),
      __owns_(__u.__owns_)
{
    __u.__m_ = nullptr;
    __u.__owns_ = false;
}

// 6 stores, 4 loads
unique_lock(unique_lock&& __u)
    : unique_lock()
{
    swap(__u);
}

第一种方式看起来比第二种方式复杂得多。并且源代码更大，并且有些重复我们可能已经在其他地方编写的代码(例如在 move 赋值运算符中)。这意味着出现错误的机会更多。

第二种方法更简单，可以重用我们已经编写的代码。从而减少错误的机会。

第一种方式更快。如果加载和存储的成本大致相同，则可能快 66%!

这是一个经典的工程权衡。天下没有免费的午餐。工程师永远无法摆脱必须做出权衡决定的负担。一分钟，飞机开始从空中坠落，核电站开始熔化。

对于 libc++ ，我选择了更快的解决方案。我的理由是，对于这门课，无论如何我最好做对；这门课很简单，我做对的机会很高；我的客户将重视绩效。我很可能会在不同的背景下为不同的类(class)得出另一个结论。