C++ 复制与移动

复制按照类型定义复制一个值；移动允许类型把可转移的资源交给新拥有者。移动不保证比复制快，也不自动发生在每一次 std::move 后：std::move 主要改变表达式的值类别，最终行为由重载选择和被调用类型决定。本文以 C++17 为准。

1. 面试核心

先记住这几条，再读正文

• 构造创建新对象，赋值修改已存在对象，复制构造和复制赋值承担的资源处理不同。
• std::move 不亲自搬运数据，它把表达式转换为允许选择移动操作的形式；没有合适的移动重载时，仍可能复制。卡 · 值类别与 std::move
• 移动后对象仍需要能够被正确销毁；标准库对象一般处于有效但值未指定的状态，除非具体类型另有保证。
• 持有资源的成员若已能正确复制和移动，优先遵循 Rule of Zero；自己管理裸资源时，要一起检查析构、复制和移动操作。卡 · 构造与赋值
• C++17 的部分纯右值初始化直接构造结果对象，不能把所有按值返回都解释为先复制再移动；命名返回值优化仍有独立条件。卡 · 返回值与消除

2. 构造与赋值

卡 · 自己管理裸资源的类，需要检查哪些复制与移动操作？

T second = first; 是初始化一个新对象；second = first; 则是给已经存在的对象赋值。后者可能需要先处理 second 之前拥有的资源。

#include <cassert>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> first{1, 2};
    std::vector<int> copied = first;
    copied[0] = 9;
    assert(first[0] == 1);

    std::vector<int> assigned{7};
    assigned = first;
    assert(assigned.size() == 2 && assigned[0] == 1);
}

vector<int> 的复制会得到独立的元素存储，所以修改 copied[0] 不影响 first。但不能将所有类型的复制都理解成递归“深拷贝”：复制 vector<shared_ptr<T>> 会复制智能指针，仍然共享各自指向的 T；复制裸指针成员也只复制指针值。

类型要自己定义复制语义。如果一个类有一个拥有资源的裸指针，默认按成员复制可能让两个对象都认为自己负责释放同一资源，最终重复释放。解决方式是明确禁止复制、实现真正的独立复制，或使用已表达正确所有权的成员类型。

3. 值类别与 std::move

卡 · std::move 是否一定执行移动，const 对象会怎样？卡 · 左值引用与右值引用有什么区别？

左值通常标识一个可以继续使用的对象，例如变量名；纯右值产生用于初始化等操作的值；将亡值仍标识对象，但允许把它当作可复用资源的来源。右值包括纯右值和将亡值。值类别与“对象放在堆上还是栈上”没有直接对应关系。

std::move(item) 将表达式转换为将亡值，不会销毁 item，也不会直接调用移动构造。看一个只记录重载选择的类型：

#include <cassert>
#include <utility>

struct Item {
    static int copies;
    static int moves;
    Item() = default;
    Item(const Item&) { ++copies; }
    Item(Item&&) noexcept { ++moves; }
};
int Item::copies = 0;
int Item::moves = 0;

int main() {
    Item first;
    Item copied(first);
    Item moved(std::move(first));
    const Item fixed;
    Item from_const(std::move(fixed));
    assert(Item::copies == 2 && Item::moves == 1);
}

first 是左值，所以 copied 使用复制构造。std::move(first) 可以绑定到 Item&&，选择移动构造。fixed 是 const，std::move(fixed) 仍保留 const；普通 Item&& 不能绑定它，但 const Item& 可以，因此最后一次仍然复制。

即使函数参数类型写成 T&&，参数名在函数体中也是左值表达式。转交其资源时，需要按接口意图再使用 std::move；泛型转发场景则需要区分转发引用和普通右值引用，不能把两者都用无条件移动替代。

4. 资源转移与特殊成员函数

卡 · 自己管理裸资源的类，需要检查哪些复制与移动操作？卡 · 左值引用与右值引用有什么区别？

移动的价值来自避免不必要的资源复制。例如一个独占缓冲区可以转移存储指针，让来源对象进入空状态；新对象取得释放责任，来源对象析构时不会再次释放同一块内存。

但能使用标准成员时，不必自己写这一套：

#include <cassert>
#include <memory>
#include <type_traits>
#include <utility>

struct Buffer {
    std::unique_ptr<int[]> values;
};

int main() {
    static_assert(!std::is_copy_constructible<Buffer>::value);
    static_assert(std::is_move_constructible<Buffer>::value);
    Buffer first{std::make_unique<int[]>(2)};
    first.values[0] = 7;
    Buffer second = std::move(first);
    assert(!first.values && second.values[0] == 7);
}

Buffer 不手写析构、复制或移动，成员 unique_ptr 已经表达了独占所有权；编译器据此使复制不可用，并提供可行的移动。这就是 Rule of Zero：尽量让成员管理资源，类本身不额外定义这些特殊成员函数。

如果确实自己管理资源，则按 Rule of Five 一起审视五项：析构、复制构造、复制赋值、移动构造和移动赋值。这不等于必须把五项全部写一遍，可以显式 = default 或 = delete。用户声明析构函数等操作会影响隐式移动的生成，不能只补一个析构就假定其他操作仍然正确。

移动赋值还要处理目标原来持有的资源，并考虑自移动。声明 noexcept 应有实现依据：若移动期间会抛异常，就不能靠加上关键字隐藏问题。容器为了维持异常保证，在可复制且移动可能抛异常时，可能选择复制旧元素；当元素不可复制时，又要按该操作的具体异常保证分析。

4.1 移动后的对象还能使用吗？

可以销毁，也可以执行其契约允许的操作，但不能凭经验猜它的值。许多标准库对象移动后有效但值未指定：对移动后的 std::string 调用 empty() 是允许的，直接假定它必为空则不可靠；访问 text[0] 前仍需确认长度。

具体类型可以给出更强保证，例如 unique_ptr 的移动来源会变为空。自定义类型则需要明确自己的移动后不变量，至少不能让正常析构发生重复释放。

5. 返回值与消除

卡 · C++17 按值返回对象，是否一定发生复制或移动？

C++17 中，同类型纯右值初始化可以直接在最终结果位置构造对象，不需要先生成一个独立临时对象再复制过去：

struct Token {
    Token() = default;
    Token(const Token&) = delete;
    Token(Token&&) = delete;
};

Token make_token() { return Token{}; }

int main() { Token token = make_token(); }

即使复制和移动都禁用，这段 C++17 代码仍可编译，因为 return Token{}; 直接构造结果。它不同于 Token token; return token;：后者涉及命名返回值优化 NRVO，不能无条件依赖优化省掉所需的可用复制或移动操作。

不要机械地写 return std::move(local); 来“帮助编译器移动”。对于可进行 NRVO 的局部对象，这样反而可能阻止相应消除。先让正常返回规则工作，确实需要转交成员、参数或其他对象时，再根据语言规则处理。

6 · 面试题卡片

先想答案，再翻面先在心里答一遍，再点开卡片对照参考回答。卡片之间可以左右切换，看完会回到这里。

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值类别与 std::move

std::move 是否一定执行移动，const 对象会怎样？

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构造与赋值

自己管理裸资源的类，需要检查哪些复制与移动操作？

考察 1 点 · 相关 §2 §4未标记

返回值与消除

C++17 按值返回对象，是否一定发生复制或移动？

考察 1 点 · 相关 §5未标记

值类别与 std::move

左值引用与右值引用有什么区别？

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本页题目与参考回答

6.1 std::move 是否一定执行移动，const 对象会怎样？

考察重点：值类别转换、重载选择和 const 保留。

相关内容：值类别与 std::move。

参考回答

std::move 本身不移动资源，只把表达式转换成允许选择移动操作的形式。 最终可能调用移动构造，也可能复制或编译失败。const 不会被去掉，因此普通 T&& 移动重载不能接收 const T；如果复制构造接收 const T&，这时可能转而复制。移动后的状态由具体类型契约决定。

6.2 自己管理裸资源的类，需要检查哪些复制与移动操作？

考察重点：所有权、默认成员行为和特殊成员函数。

相关内容：构造与赋值、资源转移与特殊成员函数。

参考回答

需要一起检查析构、复制构造、复制赋值、移动构造与移动赋值。 默认复制裸指针只复制地址信息，可能造成两个对象重复释放；复制应独立取得资源或被禁用，移动应转移所有权并让来源仍可安全销毁，赋值还需处理旧资源和自赋值。优先用容器、智能指针等成员实现 Rule of Zero，确需自管时再明确五项行为。

6.3 C++17 按值返回对象，是否一定发生复制或移动？

考察重点：同类型纯右值初始化、NRVO 和不必要的 std::move。

相关内容：返回值与消除。

参考回答

不一定，C++17 的同类型纯右值可以直接构造最终结果对象。 return T{}; 与返回命名局部变量不同，后者的 NRVO 有独立条件，不能将其一律视为保证消除。对局部返回值机械使用 std::move 还可能阻止 NRVO，因此不能按“多写 move 就更快”判断。

6.4 左值引用与右值引用有什么区别？

考察重点：引用绑定、表达式值类别和移动接口。

相关内容：值类别与 std::move、资源转移与特殊成员函数。

参考回答

左值引用通常绑定可标识的左值对象，右值引用可以绑定右值，并为资源转移提供可区分的接口。 const T& 也能绑定不少右值，因此仅看“能不能绑定临时值”不够。命名的 T&& 参数在函数体中仍是左值表达式；需要按意图再使用 std::move 转为将亡值。绑定右值引用本身不搬运资源，移动行为由类型的构造或赋值操作实现。

7. 参考资料

• C++17 草案 N4659：Copy/move constructors
• C++17 草案 N4659：Copy/move assignment
• C++17 草案 N4659：Copy/move elision
• C++17 草案 N4659：值类别、特殊成员与初始化

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