面试题：C++ 中 std::move 在容器操作中的应用及陷阱

Question

假设你有一个自定义类 `MyClass`，包含动态分配的内存资源。你要将 `MyClass` 对象放入 `std::vector` 中，描述如何使用 std::move 优化这个过程，并且说明在这个过程中可能会遇到哪些陷阱，如何避免这些陷阱。

Answer 1

使用 std::move 优化过程

1. 首先，确保 MyClass 类实现了移动构造函数和移动赋值运算符。移动构造函数可以高效地将源对象的动态分配资源“窃取”过来，而不是进行深拷贝。

   class MyClass {
   private:
       int* data;
   public:
       MyClass() : data(new int(0)) {}
       MyClass(const MyClass& other) : data(new int(*other.data)) {}
       MyClass(MyClass&& other) noexcept : data(other.data) {
           other.data = nullptr;
       }
       MyClass& operator=(const MyClass& other) {
           if (this != &other) {
               delete data;
               data = new int(*other.data);
           }
           return *this;
       }
       MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept {
           if (this != &other) {
               delete data;
               data = other.data;
               other.data = nullptr;
           }
           return *this;
       }
       ~MyClass() { delete data; }
   };
   

2. 当将 MyClass 对象放入 std::vector 时，使用 std::move 来避免不必要的拷贝。例如：

   #include <vector>
   #include <iostream>
   int main() {
       std::vector<MyClass> vec;
       MyClass obj;
       vec.push_back(std::move(obj));
       return 0;
   }
   

   这样，push_back 操作会调用 MyClass 的移动构造函数，而不是拷贝构造函数，从而提高性能。

可能遇到的陷阱及避免方法

1. 悬空指针问题：如果在移动后继续使用源对象，会导致悬空指针。例如：

   MyClass obj;
   MyClass obj2 = std::move(obj);
   std::cout << *obj.data << std::endl; // 未定义行为，obj.data 已被移动走变为悬空指针
   

   避免方法：移动后不要再访问源对象的已移动资源。在移动构造函数和移动赋值运算符中，将源对象的指针成员设为 nullptr，这样可以防止意外访问。
2. 异常安全：如果移动构造函数或移动赋值运算符抛出异常，可能会导致资源泄漏或对象处于不一致状态。例如，如果移动构造函数在“窃取”资源后抛出异常，源对象的资源已被修改，而新对象构造未完成。 避免方法：确保移动构造函数和移动赋值运算符是 noexcept 的，这样在移动操作过程中不会抛出异常。如果确实无法避免异常，需要在移动操作中处理好异常情况，保证资源的正确释放和对象状态的一致性。
3. 移动语义误用：如果错误地在不支持移动语义的类型上使用 std::move，会导致不必要的性能损失。例如对 std::string，如果其大小小于内部缓冲区（SSO 机制），拷贝和移动效率相近，使用 std::move 可能没有优化效果甚至有轻微性能损失。 避免方法：了解类型的特性，确保使用 std::move 确实能带来性能提升。对于标准库类型，查阅文档了解其在不同情况下的性能表现。