Item 29 : 认识移动操作的缺点

移动语义可以说是C++11最主要的特性。你可能会见过这些类似的描述“移动容器和拷贝指针一样开销小”， “拷贝临时对象现在如此高效，编码避免这种情况简直就是过早优化”这种情绪很容易理解。移动语义确实是这样重要的特性。它不仅允许编译器使用开销小的移动操作代替大开销的复制操作，而且默认这么做。以C++98的代码为基础，使用C++11重新编译你的代码，然后，哇，你的软件运行的更快了。

移动语义确实令人振奋，但是有很多夸大的说法，这个Item的目的就是给你泼一瓢冷水，保持理智看待移动语义。

让我们从已知很多类型不支持移动操作开始这个过程。为了升级到C++11，C++98的很多标准库做了大修改，为很多类型提供了移动的能力，这些类型的移动实现比复制操作更快，并且对库的组件实现修改以利用移动操作。但是很有可能你工作中的代码没有完整地利用C++11。对于你的应用中（或者代码库中），没有适配C++11的部分，编译器即使支持移动语义也是无能为力的。的确，C++11倾向于为缺少移动操作定义的类默认生成，但是只有在没有声明复制操作，移动操作，或析构函数的类中才会生成移动操作（参考Item17）。禁止移动操作的类中（通过delete move operation 参考Item11），编译器不生成移动操作的支持。对于没有明确支持移动操作的类型，并且不符合编译器默认生成的条件的类，没有理由期望C++11会比C++98进行任何性能上的提升。

即使显式支持了移动操作，结果可能也没有你希望的那么好。比如，所有C++11的标准库都支持了移动操作，但是认为移动所有容器的开销都非常小是个错误。对于某些容器来说，压根就不存在开销小的方式来移动它所包含的内容。对另一些容器来说，开销真正小的移动操作却使得容器元素移动含义事与愿违。

考虑一下std::array，这是C++11中的新容器。std::array本质上是具有STL接口的内置数组。这与其他标准容器将内容存储在堆内存不同。存储具体数据在堆内存的容器，本身只保存了只想堆内存数据的指针（真正实现当然更复杂一些，但是基本逻辑就是这样）。这种实现使得在常数时间移动整个容器成为可能的，只需要拷贝容器中保存的指针到目标容器，然后将原容器的指针置为空指针就可以了。

std::vector<Widget> vm1;

auto vm2 = std::move(vm1); // move vm1 into vm2. Runs in constant time. Only ptrs in vm1 and vm2 are modified

std::array没有这种指针实现，数据就保存在std::array容器中

std::array<Widget, 10000> aw1;

auto aw2 = std::move(aw1); // move aw1 into aw2. Runs in linear time. All elements in aw1 are moved into aw2.

注意aw1中的元素被移动到了aw2中，这里假定Widget类的移动操作比复制操作快。但是使用std::array的移动操作还是复制操作都将花费线性时间的开销，因为每个容器中的元素终归需要拷贝一次，这与“移动一个容器就像操作几个指针一样方便”的含义想去甚远。

另一方面，std::strnig提供了常数时间的移动操作和线性时间的复制操作。这听起来移动比复制快多了，但是可能不一定。许多字符串的实现采用了small string optimization(SSO)。"small"字符串（比如长度小于15个字符的）存储在了std::string的缓冲区中，并没有存储在堆内存，移动这种存储的字符串并不必复制操作更快。

SSO的动机是大量证据表明，短字符串是大量应用使用的习惯。使用内存缓冲区存储而不分配堆内存空间，是为了更好的效率。然而这种内存管理的效率导致移动的效率并不必复制操作高。

即使对于支持快速移动操作的类型，某些看似可靠的移动操作最终也会导致复制。Item14解释了原因，标准库中的某些容器操作提供了强大的异常安全保证，确保C++98的代码直接升级C++11编译器不会不可运行，仅仅确保移动操作不会抛出异常，才会替换为移动操作。结果就是，即使类提供了更具效率的移动操作，编译器仍可能被迫使用复制操作来避免移动操作导致的异常。

因此，存在几种情况，C++11的移动语义并无优势：

• No move operations：类没有提供移动操作，所以移动的写法也会变成复制操作
• Move not faster：类提供的移动操作并不必复制效率更高
• Move not usable：进行移动的上下文要求移动操作不会抛出异常，但是该操作没有被声明为noexcept

值得一提的是，还有另一个场景，会使得移动并没有那么有效率：

• Source object is lvalue：除了极少数的情况外（例如 Item25），只有右值可以作为移动操作的来源

但是该Item的标题是假定不存在移动操作，或者开销不小，不使用移动操作。存在典型的场景，就是编写模板代码，因为你不清楚你处理的具体类型是什么。在这种情况下，你必须像出现移动语义之前那样，保守地考虑复制操作。不稳定的代码也是如此，类的特性经常被修改导致可能移动操作会有问题。

但是，通常，你了解你代码里使用的类，并且知道是否支持快速移动操作。这种情况，你无需这个Item的假设，只需要查找所用类的移动操作详细信息，并且调用移动操作的上下文中，可以安全的使用快速移动操作替换复制操作。

需要记住的事

• Assume that move operations are not present, not cheap, and not used.
• 完全了解的代码可以忽略本Item