移动语义和引用语义

Question

我正在编写一个类似树的容器，其中每个“节点”都有一个包含分支/子树的列表，目前我的头看起来像：

class _tree {
public:
    typedef _tree* tree_ptr;
    typedef std::list<_tree> _subTreeTy;

    explicit _tree(const _ValTy& v, const _NameTy& n); //create a new tree
    _tree(const _ValTy& v, const _NameTy& n, tree_ptr _root); 
         //create a new tree and add it as branch to "_root".

    ~_tree();

    void add_branch(const _tree& branch); //add by copy
    void add_branch(_tree&& branch); //add by move
private:
    _subTreeTy subtrees;
    _ValTy value;
    _NameTy name;
};


_tree::_tree(const _ValTy& v, const _NameTy& n, tree_ptr _root)
    : root(_root),
    value(v),
    name(n)
{
    _root->add_branch(*this); //not rvalue(???)
}

现在第二个构造函数将在 _root 内创建一棵树 - 但是如何这与调用一起工作（忽略私人违规）：

_tree Base(0,"base");
_tree Branch(1, "branch", &Base);
Base.subtrees.begin()->value = 8;
std::cout << Branch.value;

我将如何做到这一点，以便 Branch & *Base.subtrees.begin() 引用同一个节点？或者我应该走另一条路。使用add_branch()创建分支/子树？

Answer 1

移动语义是关于移动对象的内部，而不是对象（作为一段类型的内存）本身。最好从值和不变量的角度来考虑它，因为即使考虑到移动，C++ 仍然具有值语义。这意味着：

std::unique_ptr<int> first(new int);
// invariant: '*this is either null or pointing to an object'
// current value: first is pointing to some int
assert( first != nullptr );

// move construct from first
std::unique_ptr<int> second(std::move(first));

// first and second are separate objects!
assert( &first != &second );

// New values, invariants still in place
assert( first == nullptr );
assert( second != nullptr );

// this doesn't affect first since it's a separate object
second.reset(new int);

换句话说，虽然您可以通过执行 std::move(*this) 将表达式 *this 转换为右值，但是您现在无法实现您想要的效果因为 std::list<_tree> 使用值语义，而 _tree 本身也有值语义。 *Base.subtrees.begin() 是与 Branch 不同的对象，并且对前者的修改不会影响后者。

如果您想要（或需要），请切换到引用语义，例如使用 std::shared_ptr<_tree> 和 std::enable_shared_from_this （然后您可以使用构造函数内的 _root->add_branch(shared_from_this()) ）。但我不推荐它，这可能会变得混乱。在我看来，值语义是非常理想的。

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通过值语义，使用树可能如下所示：

_tree Base(0, "base");
auto& Branch = Base.addBranch(1, "branch");

也就是说，addBranch 返回对新构造的节点的引用。在顶部撒上一些移动语义：

_tree Base(0, "base");
_tree Tree(1, "branch); // construct a node not connected to Base
auto& Branch = Base.addBranch(std::move(Tree));
// The node we used to construct the branch is a separate object
assert( &Tree != &Branch );

严格来说，如果 _tree 是可复制的移动语义，则不需要，但 Base.addBranch(Tree); 也可以。