C++编程之 万能引用

万能引用是一种可以同时接受左值或右值的引用，它的形式是T&&，其中T是一个模板参数。万能引用不是C++的一个新特性，而是利用了模板类型推导和引用折叠的规则来实现的功能。

模板类型推导

模板类型推导是指在调用一个模板函数时，编译器会根据传入的实参来推导出模板参数的类型。例如：

template<class T>
void f(T t) {}

int x = 10; // x 是左值
f(x); // 调用f时，T被推导为int（注意而不是int&）
f(20); // 调用f时，T被推导为int

之所以调用f(x)时，T被推导为int，这是因为如果实参是一个左值，那么它会被当作一个右值来处理，除非模板参数的形式是T&或者T&&。例如：

template<class T>
void h(T t) {}

template<class T>
void i(T& t) {}

template<class T>
void j(T&& t) {}

int x = 10; // x 是左值
h(x); // 调用h时，T被推导为int
i(x); // 调用i时，T被推导为int
j(x); // 调用j时，T被推导为int&

你可以看到，在调用h和i时，T都被推导为int，而在调用j时，T才被推导为int&。这是因为在j的模板参数中使用了&&符号，这样就触发了万能引用的机制。

当模板参数的形式为T&的时候:

template<class T>
void k(T& t) {}

int x = 10; // x 是左值
k(x); // 调用k时，T被推导为int
k(20); // 调用k时，编译错误，因为不能把右值绑定到非常量左值引用上

你可以看到，在调用k时，如果传入一个右值，就会发生编译错误。这是因为右值是临时的，不能被修改或者延长其生命周期。如果想要让模板函数接受右值，可以使用常量左值引用或者右值引用作为模板参数的形式。

引用折叠

引用折叠是指在定义一个引用类型时，如果它本身就是一个引用类型，那么会发生如下的转换：

• 左值引用& + 左值引用& = 左值引用&
• 右值引用&& + 右值引用&& = 右值引用&&
• 左值引用& + 右值引用&& = 左值引用&
• 右值引用&& + 左值引用& = 左值引用&

例如：

int x = 10; // x 是左值
int &r1 = x; // r1 是左值引用
int &&r2 = 20; // r2 是右值引用

// 引入了两个别名类型：
using LRef = int &;
using RRef = int &&;

LRef &r3 = r1; // r3 的类型是 LRef &，即 int & &，经过折叠后变为 int &
RRef &&r4 = r2; // r4 的类型是 RRef &&，即 int && &&，经过折叠后变为 int &&
LRef &r5 = r2; // r5 的类型是 LRef &，即 int & &&，经过折叠后变为 int &
RRef &&r6 = r1; // r6 的类型是 RRef &&，即 int && &,经过折叠后变为 int &

结合这两个规则，我们就可以理解万能引用的工作原理。例如：

template<class T>
void g(T&& t) {}

int x = 10; // x 是左值
g(x); // 调用g时，T被推导为int&（注意不是int），因此t的类型是int& &&
      // 经过折叠后变为int&（左值）
g(20); // 调用g时，T被推导为int（注意不是int&），因此t的类型是int &&
      // 经过折叠后仍然是int&&（右值）

你可以看到，在调用g时，t既可以绑定到左值上也可以绑定到右值上，并且保持了原来实参的属性。这就实现了万能引用。