C++右值引用

概述
　　右值引用的概念有些读者可能会感到陌生，其实他和C++98/03中的左值引用有些类似，例如，c++98/03中的左值引用是这样的：

int i = 0;
int& j = i;

  这里的int&是对左值进行绑定（但是int&却不能绑定右值），相应的，对右值进行绑定的引用就是右值引用，他的语法是这样的A&&，通过双引号来表示绑定类型为A的右值。通过&&我们就可以很方便的绑定右值了，比如我们可以这样绑定一个右值：

int&& i = 0;

  这里我们绑定了一个右值0，关于右值的概念会在后面介绍。右值引用是C++11中新增加的一个很重要的特性，他主是要用来解决C++98/03中遇到的两个问题，第一个问题就是临时对象非必要的昂贵的拷贝操作，第二个问题是在模板函数中如何按照参数的实际类型进行转发。通过引入右值引用，很好的解决了这两个问题，改进了程序性能。
       右值引用实际上并没有那么复杂，其实是关于4行代码的故事，通过简单的4行代码我们就能清晰的理解右值引用相关的概念了。

• 第一行代码

  int i = getVar();
  //i 是左值，getVar() 是右值，因为返回值存在于寄存器中
  
  

    上面的这行代码很简单，从getVar()函数获取一个整形值，然而，这行代码会产生几种类型的值呢？答案是会产生两种类型的值，一种是左值i，一种是函数getVar()返回的临时值，这个临时值在表达式结束后就销毁了，而左值i在表达式结束后仍然存在，这个临时值就是右值，具体来说是一个纯右值，右值是不具名的。区分左值和右值的一个简单办法是：看能不能对表达式取地址，如果能，则为左值，否则为右值。
    所有的具名变量或对象都是左值，而匿名变量则是右值，比如，简单的赋值语句：

  int i = 0;
  //s 是左值，string("no name") 是匿名变量，是右值
  std::string s = string("no name");
  

    在这条语句中，i 是左值，0 是字面量，就是右值。在上面的代码中，i 可以被引用，0 就不可以了。具体来说上面的表达式中等号右边的0是纯右值（prvalue），在C++11中所有的值必属于左值、将亡值、纯右值三者之一。

  int j = 5;
  auto f = []{
       return 5;};
  

         上面的代码中5是一个原始字面量， []{return 5;}是一个lambda表达式，都是属于纯右值，他们的特点是在表达式结束之后就销毁了。

• 第二行代码的故事

  T&& k = getVar();
  

    第二行代码和第一行代码很像，只是相比第一行代码多了“&&”，这个就是右值引用，我们知道左值引用是对左值的引用，那么对应的，对右值的引用就是右值引用，而且右值是匿名变量，我们也只能通过引用的方式来获取右值。虽然第二行代码和第一行代码看起来差别不大，但是实际上语义的差别很大，这里，getVar()产生的临时值不会像第一行代码那样，在表达式结束之后就销毁了，而是会被“续命”，他的生命周期将会通过右值引用得以延续，和变量k的声明周期一样长。

• 右值引用的第一个特点
    通过右值引用的声明，右值又“重获新生”，其生命周期与右值引用类型变量的生命周期一样长，只要该变量还活着，该右值临时量将会一直存活下去。让我们通过一个简单的例子来看看右值的生命周期。如下所示。

  #include <iostream>
  using namespace std;
  int g_constructCount=0;
  int g_copyConstructCount=0;
  int g_destructCount=0;
  class A
  {
       
  public:
      A()
      {
       
          cout<<"construct: "<<++g_constructCount<<endl;    
      }
      
      A(const A& a)
      {
       
          cout<<"copy construct: "<<++g_copyConstructCount <<endl;
      }
      ~A()
      {
       
          cout<<"destruct: "<<++g_destructCount<<endl;
      }
  };
  
  A GetA()
  {
       
      return A();
  }
  
  int main()
  {
       
      A a = GetA();
      return 0;
  }
  

    为了清楚的观察临时值，在编译时设置编译选项-fno-elide-constructors用来关闭返回值优化效果。输出结果：

  construct: 1
  copy construct: 1
  destruct: 1
  copy construct: 2
  destruct: 2
  destruct: 3
  

    从上面的例子中可以看到，在没有返回值优化的情况下，拷贝构造函数调用了两次，一次是GetA()函数内部创建的对象返回出来构造一个临时对象产生的，另一次是在main函数中构造a对象产生的。第二次的destruct是因为临时对象在构造a对象之后就销毁了。如果开启返回值优化的话，输出结果将是：

  construct: 1
  destruct: 1
  

    可以看到返回值优化将会把临时对象优化掉，但这不是c++标准，是各编译器的优化规则。我们在回到之前提到的可以通过右值引用来延长临时右值的生命周期，如果上面的代码中我们通过右值引用来绑定函数返回值的话，结果又会是什么样的呢？在编译时设置编译选项-fno-elide-constructors。

  int main()
  {
       
      A&& a = GetA();
      return 0;
  }
  

  输出结果：

  construct: 1
  copy construct: 1
  destruct: 1
  destruct: 2
  

    通过右值引用，比之前少了一次拷贝构造和一次析构，原因在于右值引用绑定了右值，让临时右值的生命周期延长了。我们可以利用这个特点做一些性能优化，即避免临时对象的拷贝构造和析构，事实上，在c++98/03中，通过常量左值引用也经常用来做性能优化。上面的代码改成：

  const A& a = GetA();
  

    输出的结果和右值引用一样，因为常量左值引用是一个“万能”的引用类型，可以接受左值、右值、常量左值和常量右值。需要注意的是普通的左值引用不能接受右值，比如这样的写法是不对的：

  A& a = GetA();
  <