【C++11】右值引用和移动语义

右值引用和移动语义

C++98的C++语法中就有引用的语法,而C++11中新增了的右值引用语法特性,C++11之后我们之前学习的引用就叫做左值引用。无论左值引用还是右值引用,都是给对象取别名

左值和右值

左值是一个表示数据的表达式(如变量名或解引用的指针),一般是有持久状态,存储在内存中,我们可以获取它的地址,左值可以出现赋值符号的左边,也可以出现在赋值符号右边。定义时const修饰符后的左值,不能给他赋值,但是可以取它的地址。

右值也是一个表示数据的表达式,要么是字面值常量、要么是表达式求值过程中创建的临时对象等,右值可以出现在赋值符号的右边,但是不能出现出现在赋值符号的左边,右值不能取地址

值得一提的是,左值的英文简写为lvalue,右值的英文简写为rvalue。
传统认为它们分别是left value、right value的缩写。现代C++中,lvalue被解释为loactor value的缩写,可意为存储在内存中、有明确存储地址可以取地址的对象,而rvalue被解释为read value,指的是那些可以提供数据值,但是不可以寻址,例如:临时变量,字面量常量,存储于寄存器中的变量等,也就是说左值和右值的核心区别就是能否取地址

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    // 左值:可以取地址
    // 以下的p、b、c、*p、s、s[0]就是常见的左值
    int* p = new int(0);
    int b = 1;
    const int c = b;
    *p = 10;
    string s("111111");
    s[0] = 'x';

    cout << &c << endl;
    cout << (void*)&s[0] << endl;

    // 右值:不能取地址
    double x = 1.1, y = 2.2;
    // 以下几个10、x + y、fmin(x, y)、string("11111")都是常见的右值
    10;
    x + y;
    fmin(x, y);
    string("11111");

    //cout << &10 << endl;
    //cout << &(x+y) << endl;
    //cout << &(fmin(x, y)) << endl;
    //cout << &string("11111") << endl;

    return 0;
}

左值引用和右值引用

Type& r1 = x; Type&& rr1 = y;第一个语句就是左值引用,左值引用就是给左值取别名,第二个就是右值引用,同样的道理,右值引用就是给右值取别名。

  • 左值引用不能直接引用右值,但是const左值引用可以引用右值。
  • 右值引用不能直接引用左值,但是右值引用可以引用move(左值)
  • template <class T> typename remove_reference<T>::type&& move (T&& arg); move是库里面的一个函数模板,本质内部是进行强制类型转换,当然他还涉及一些引用折叠的知识,这个后面会细讲。
  • 需要注意的是变量表达式都是左值属性,也就意味着一个右值被右值引用绑定后,右值引用变量变量表达式的属性是左值。
  • 简单来说,右值是不能取地址的,但是给右值取别名后,会导致右值被存储到特定为止,且可以取到该位置的地址,也就是说,例如:不能取到字面量10的地址,但是用rr1右值引用后,可以取到rr1的地址,也可以修改rr1。
  • 语法层面看,左值引用和右值引用都是取别名,不开空间。从汇编底层的角度看下面代码中r1和rr1汇编层实现,底层都是用指针实现的,没什么区别。底层汇编等实现和上层语法表达的意义有时是背离的,所以不要然到一起去理解,互相佐证,这样反而是陷入迷途。
template <class _Ty>
remove_reference_t<_Ty>&& move(_Ty&& _Arg) 
{ // forward _Arg as movable
    return static_cast<remove_reference_t<_Ty>&&>(_Arg);
}

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    // 左值:可以取地址
    // 以下的p、b、c、*p、s、s[0]就是常见的左值
    int* p = new int(0);
    int b = 1;
    const int c = b;
    *p = 10;
    string s("111111");
    s[0] = 'x';
    double x = 1.1, y = 2.2;

    // 左值引用给左值取别名
    int& r1 = b;
    int*& r2 = p;
    int& r3 = *p;
    string& r4 = s;
    char& r5 = s[0];

    // 右值引用给右值取别名
    int&& rr1 = 10;
    double&& rr2 = x + y;
    double&& rr3 = fmin(x, y);
    string&& rr4 = string("11111");

    // 左值引用不能直接引用右值,但是const左值引用可以引用右值
    const int& rx1 = 10;
    const double& rx2 = x + y;
    const double& rx3 = fmin(x, y);
    const string& rx4 = string("11111");

    // 右值引用不能直接引用左值,但是右值引用可以引用move(左值)
    int&& rrx1 = move(b);
    int*&& rrx2 = move(p);
    int&& rrx3 = move(*p);
    string&& rrx4 = move(s);
    string&& rrx5 = (string&&)s;

    // b、r1、rr1都是变量表达式,都是左值
    cout << &b << endl;
    cout << &r1 << endl;
    cout << &rr1 << endl;

    // 这里要注意的是,rr1的属性是左值,所以不能再被右值引用绑定,除非move一下
    int& r6 = r1;
    // int&& rrx6 = rr1;
    int&& rrx6 = move(rr1);


	//省流版
	int &&xx1=10;  //右值引用只能引用右值,不能引用左值
	
	int x=10;
	int &&xx2=x;   //error c2440:“初始化”:无法从“int”装换为“int&&”,无法从左值绑定到右值引用
	
	int &&xx3=std::move(x);//右值引用可以引用move后的左值
    return 0;
}

引用延长生命周期

右值引用可用于为临时对象延长生命周期,const的左值引用也能延长临时对象生存期,但这些对象无法被修改。

int main()
{
    std::string s1 = "Test";
    // std::string&& r1 = s1; // 错误:不能绑定到左值

    const std::string& r2 = s1 + s1; // OK:到const的左值引用延长生存期
    // r2 += "Test"; // 错误:不能通过到const的引用修改

    std::string&& r3 = s1 + s1; // OK:右值引用延长生存期
    r3 += "Test"; // OK:能通过到非const的引用修改

    std::cout << r3 << '\n';

    return 0;
}

左值和右值的参数匹配

  • C++98中,实现一个const左值引用作为参数的函数,那么实参传递左值和右值都可以匹配。
  • C++11以后,分别重载左值引用、const左值引用、右值引用作为形参的f函数,那么实参是左值会匹配f(左值引用),实参是const左值会匹配f(const左值引用),实参是右值会匹配f(右值引用)
  • 右值引用变量在用于表达式时属性是左值,这个设计这里会感觉跟怪,下一小节讲右值引用的使用场景时,就能体会这样设计的价值了。
#include<iostream>
using namespace std;

void f(int& x)
{
    std::cout << "左值引用重载 f(" << x << ")\n";
}

void f(const int& x)
{
    std::cout << "到const的左值引用重载 f(" << x << ")\n";
}

void f(int&& x)
{
    std::cout << "右值引用重载 f(" << x << ")\n";
}

int main()
{
    int a = 10;
    const int b = 20;

    f(a); // 调用 f(int&)
    f(b); // 调用 f(const int&)
    f(30); // 调用 f(int&&)

    int&& r = 40;
    f(r); // 调用 f(int&),因为 r 是左值

    f(std::move(a)); // 调用 f(int&&)

    return 0;
}

右值引用和移动语义的使用场景

左值引用主要使用场景回顾

左值引用主要使用场景是在函数中左值引用传参和左值引用传返回值时减少拷贝,同时还可以修改实参和修改返回对象的值。
左值引用已经解决大多数场景的拷贝效率问题,但是有些场景不能使用传左值引用返回,如addStringsgenerate函数,C++98中的解决方案只能是被迫使用输出型参数解决。

那么C++11以后这里可以使用右值引用做返回值解决吗?显然是不可能的,因为这里的本质是返回对象是一个局部对象,函数结束这个对象就析构销毁了,右值引用返回也无法改变对象已经析构销毁的事实。

class Solution {
public:
    // 传值返回需要拷贝
    string addStrings(string num1, string num2) {
        string str;
        int end1 = num1.size() - 1, end2 = num2.size() - 1;
        // 进位
        int next = 0;
        while (end1 >= 0 || end2 >= 0) {
            int val1 = end1 >= 0? num1[end1--] - '0' : 0;
            int val2 = end2 >= 0? num2[end2--] - '0' : 0;

            int ret = val1 + val2 + next;
            next = ret / 10;
            ret = ret % 10;

            str += ('0' + ret);
        }

        if (next == 1)
            str += '1';

        reverse(str.begin(), str.end());

        return str;
    }
};
class Solution {
public:
    // 这里的传值返回拷贝代价就太大了
    vector<vector<int>> generate(int numRows) {
        vector<vector<int>> vv(numRows);
        for (int i = 0; i < numRows; ++i) {
            vv[i].resize(i + 1, 1);
        }

        for (int i = 2; i < numRows; ++i) {
            for (int j = 1; j < i; ++j) {
                vv[i][j] = vv[i - 1][j] + vv[i - 1][j - 1];
            }
        }

        return vv;
    }
};

移动构造和移动赋值

  • 移动构造函数是一种构造函数,类似拷贝构造函数,移动构造函数要求第一个参数是该类类型的引用,但是不同的是要求这个参数是右值引用,如果还有其他参数,额外的参数必须有缺省值

  • 移动赋值是一个赋值运算符的重载,他跟拷贝赋值构成函数重载,类似拷贝赋值函数,移动赋值函数要求第一个参数是该类类型的引用,但是不同的是要求这个参数是右值引用。

  • 对于像string/vector这样的深拷贝的类或者包含深拷贝的成员变量的类,移动构造和移动赋值才有意义,因为移动构造和移动赋值的第一个参数都是右值引用的类型,他的本质是要“窃取”引用的右值对象的资源,而不是像拷贝构造和拷贝赋值那样去拷贝资源,从而提高效率。

下面的bit::string样例实现了移动构造和移动赋值,我们需要结合场景理解。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
namespace bit {
    class string {
    public:
        typedef char* iterator;
        typedef const char* const_iterator;

        iterator begin() {
            return _str;
        }
        iterator end() {
            return _str + _size;
        }
        const_iterator begin() const {
            return _str;
        }
        const_iterator end() const {
            return _str + _size;
        }
        string(const char* str = "")
            : _size(strlen(str))
            , _capacity(_size) {
            cout << "string(char* str)-构造" << endl;
            _str = new char[_capacity + 1];
            strcpy(_str, str);
        }
        void swap(string& s) {
            ::swap(_str, s._str);
            ::swap(_size, s._size);
            ::swap(_capacity, s._capacity);
        }
        string(const string& s) {
            cout << "string(const string& s) -- 拷贝构造" << endl;
            reserve(s._capacity);
            for (auto ch : s) {
                push_back(ch);
            }
        }
        //移动构造
        string(string&& s) {
            cout << "string(string&& s)--移动构造" << endl;
            swap(s);
        }
        string& operator=(const string& s) {
            cout << "string& operator=(const string&s)--拷贝赋值" << endl;
            if (this != &s) {
                _str[0] = '0';
                _size = 0;
                reserve(s._capacity);
                for (auto ch : s) {
                    push_back(ch);
                }
            }
            return *this;
        }
        //移动赋值
        string& operator=(string&& s) {
            cout << "string& operator=(string&&s)--移动赋值" << endl;
            swap(s);
            return *this;
        }
        ~string() {
            cout << "~string()--析构" << endl;
            delete[] _str;
            _str = nullptr;
        }
        char& operator[](size_t pos) {
            assert(pos < _size);
            return _str[pos];
        }
        void reserve(size_t n) {
            if (n > _capacity) {
                char* tmp = new char[n + 1];
                if (_str) {
                    strcpy(tmp, _str);
                    delete[] _str;
                }
                _str = tmp;
                _capacity = n;
            }
        }
        void push_back(char ch) {
            if (_size >= _capacity) {
                size_t newcapacity = _capacity == 0? 4 : _capacity * 2;
                reserve(newcapacity);
            }
            _str[_size] = ch;
            ++_size;
            _str[_size] = '\0';
        }
        string& operator+=(char ch) {
            push_back(ch);
            return *this;
        }
        const char* C_str()const {
            return _str;
        }
        size_t size() const {
            return _size;
        }
    private:
        char* _str = nullptr;
        size_t _size = 0;
        size_t _capacity = 0;
    };
}
int main() {
    bit::string s1("xxxxx");
    // 拷贝构造
    bit::string s2 = s1;
    // 构造+移动构造,优化后直接构造
    bit::string s3 = bit::string("yyyyy");
    // 移动构造
    bit::string s4 = move(s1);
    cout << "******************************" << endl;

    return 0;
}

右值引用和移动语义解决传值返回问题

namespace bit { 
    string addStrings(string num1, string num2) {
        string str;
        int end1 = num1.size() - 1, end2 = num2.size() - 1;
        int next = 0;
        while (end1 >= 0 || end2 >= 0) {
            int val1 = end1 >= 0? num1[end1--] - '0' : 0;
            int val2 = end2 >= 0? num2[end2--] - '0' : 0;

            int ret = val1 + val2 + next;
            next = ret / 10;
            ret = ret % 10;

            str += ('0' + ret);
        }

        if (next == 1)
            str += '1';

        reverse(str.begin(), str.end());

        cout << "******************************" << endl;

        return str;
    }
}
// 场景1
int main() {
    bit::string ret = bit::addStrings("11111", "2222");
    cout << ret.c_str() << endl;

    return 0;
}
// 场景2
int main() {
    bit::string ret;
    ret = bit::addStrings("11111", "2222");
    cout << ret.c_str() << endl;

    return 0;
}

右值对象构造,只有拷贝构造,没有移动构造的场景
在这里插入图片描述

  • 上图展示了vs2019 debug环境下编译器对拷贝的优化,左边为不优化的情况下,两次拷贝构造,右边为编译器优化的场景下连续步骤中的拷贝合二为一变为一次拷贝构造。
  • 需要注意的是在vs2019的release和vs2022的debug和release,下面代码优化为非常恐怖,会直接str对象的构造,str拷贝构造临时对象,临时对象拷贝构造ret对象,合三为一,变为直接构造。变为直接构造。要理解这个优化要结合局部对象生命周期和栈帧的角度理解,如下图所示。
  • linux下可以将下面代码拷贝到test.cpp文件,编译时用g++ test.cpp -fno-elideconstructors的方式关闭构造优化,运行结果可以看到图1左边没有优化的两次拷贝。
    在这里插入图片描述

右值对象构造,有拷贝构造,也有移动构造的场景
在这里插入图片描述

上图展示了vs2019 debug环境下编译器对拷贝的优化,左边为不优化的情况下,两次移动构造,右边为编译器优化的场景下连续步骤中的拷贝合二为一变为一次移动构造。

右值对象赋值,只有拷贝构造和拷贝赋值,没有移动构造和移动赋值的场景
在这里插入图片描述

  • 上图左边展示了vs2019 debug和g++ test.cpp -fno-elide-constructors关闭优化环境下编译器的处理,一次拷贝构造,一次拷贝赋值。
  • 需要注意的是在vs2019的release和vs2022的debug和release,下面代码会进一步优化,直接构造要返回的临时对象,str本质是临时对象的引用,底层角度用指针实现。运行结果的角度,我们可以看到str的析构是在赋值以后,说明str就是临时对象的别名。

右值对象赋值,既有拷贝构造和拷贝赋值,也有移动构造和移动赋值的场景
在这里插入图片描述

  • 上图左边展示了vs2019 debug和g++ test.cpp -fno-elide-constructors关闭优化环境下编译器的处理,一次移动构造,一次移动赋值。
  • 需要注意的是在vs2019的release和vs2022的debug和release,下面代码会进一步优化,直接构造要返回的临时对象,str本质是临时对象的引用,底层角度用指针实现。运行结果的角度,我们可以看到str的析构是在赋值以后,说明str就是临时对象的别名。

右值引用和移动语义在传参中的提效

查看STL文档我们发现C++11以后容器的push和insert系列的接口都增加了右值引用版本。

当实参是一个左值时,容器内部继续调用拷贝构造进行拷贝,将对象拷贝到容器空间中的对象;当实参是一个右值,容器内部则调用移动构造,把右值对象的资源转移到容器空间的对象上

把我们之前模拟实现的bit::list拷贝过来,支持右值引用参数版本的push_back和insert。

// void push_back (const value_type& val);
// void push_back (value_type&& val);
// iterator insert (const_iterator position, value_type&& val);
// iterator insert (const_iterator position, const value_type& val);
int main() {
    std::list<bit::string> lt;

    bit::string s1("111111111111111111111");
    lt.push_back(s1);
    cout << "*************************" << endl;

    lt.push_back(bit::string("22222222222222222222222222222"));
    cout << "*************************" << endl;

    lt.push_back("3333333333333333333333333333");
    cout << "*************************" << endl;

    lt.push_back(move(s1));
    cout << "*************************" << endl;

    return 0;
}

运行结果:

string(char* str)
string(const string& s) -- 拷贝构造
*************************
string(char* str)
string(string&& s) -- 移动构造
~string() -- 析构
*************************
string(char* str)
string(string&& s) -- 移动构造
~string() -- 析构
*************************
string(string&& s) -- 移动构造
*************************
~string() -- 析构
~string() -- 析构
~string() -- 析构
~string() -- 析构
~string() -- 析构
// List.h
namespace bit {
    template<class T>
    struct ListNode {
        ListNode<T>* _next;
        ListNode<T>* _prev;
        
        T _data;
        
        ListNode(const T& data = T())
            :_next(nullptr)
            ,_prev(nullptr)
            ,_data(data) {}
            
        ListNode(T&& data)
            :_next(nullptr)
            ,_prev(nullptr)
            ,_data(move(data)) {}
    };
    
    template<class T, class Ref, class Ptr>
    struct ListIterator {
        typedef ListNode<T> Node;
        typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;
        
        Node* _node;
        
        ListIterator(Node* node)
            :_node(node) {}
            
        Self& operator++() {
            _node = _node->_next;
            return *this;
        }
        operator*() {
            return _node->_data;
        }
        bool operator!=(const Self&it) {
            return _node != it._node;
        }
    };
    template<class T>
    class List {
        typedef ListNode<T> Node;
    public:
        typedef ListIterator<T, T&, T>iterator;
        typedef ListIterator<T, const T&,const T> const_iterator;
        iterator begin() {
            return iterator(_head->_next);
        }
        iterator end() {
            return iterator(_head);
        }
        void empty_init() {
            _head = new Node();
            _head->_next = _head;
            _head->_prev = _head;
        }
        List() {
            empty_init();
        }
        void push_back(const T& x) {
            insert(end(),x);
        }
        void push_back(T&&x) {
            insert(end(),move(x));
        }
        iterator insert(iterator pos, const T& x) {
            Node* cur = pos._node;
            Node* newnode = new Node(x);
            Node* prev = cur->_prev;

            // prev newnode cur
            prev->_next = newnode;
            newnode->_prev = prev;
            newnode->_next = cur;
            cur->_prev = newnode;

            return iterator(newnode);
        }
        iterator insert(iterator pos, T&& x) {
            Node* cur = pos._node;
            Node* newnode = new Node(move(x));
            Node* prev = cur->_prev;

            // prev newnode cur
            prev->_next = newnode;
            newnode->_prev = prev;
            newnode->_next = cur;
            cur->_prev = newnode;

            return iterator(newnode);
        }
    private:
        Node* _head;
    };
}
// Test.cpp
#include"List.h"
int main() {
    bit::list<bit::string> lt;
    cout << "*************************" << endl;

    bit::string s1("111111111111111111111");
    lt.push_back(s1);
    cout << "*************************" << endl;

    lt.push_back(bit::string("22222222222222222222222222222"));
    cout << "*************************" << endl;

    lt.push_back("3333333333333333333333333333");
    cout << "*************************" << endl;

    lt.push_back(move(s1));
    cout << "*************************" << endl;

    return 0;
}

类型分类

  • C++11以后,进一步对类型进行了划分,右值被划分纯右值(pure value,简称prvalue)和将亡值(expiring value,简称xvalue)。

  • 纯右值是指那些字面值常量或求值结果相当于字面值或是一个不具名的临时对象。如:42、true、nullptr或者类似str.substr(1, 2)str1 + str2传值返回函数调用,或者整形a、b,a++,a+b等。纯右值和将亡值C++11中提出的,C++11中的纯右值概念划分等价于C++98中的右值

  • 将亡值是指返回右值引用的函数的调用表达式和转换为右值引用的转换函数的调用表达,如move(x)、static_cast<X&&>(x)

  • 泛左值(generalized value,简称glvalue),泛左值包含将亡值和左值。

  • 值类别 - cppreference.comValue categories这两个关于值类型的中文和英文的官方文档,有兴趣可以了解细节。
    在这里插入图片描述

引用折叠

C++中不能直接定义引用的引用如int& && r = i; ,这样写会直接报错,通过模板或typedef中的类型操作可以构成引用的引用。

通过模板或typedef中的类型操作可以构成引用的引用时,这时C++11给出了一个引用折叠的规则:右值引用的右值引用折叠成右值引用,所有其他组合均折叠成左值引用。

下面的程序中很好的展示了模板和typedef时构成引用的引用时的引用折叠规则,大家需要一个一个仔细理解一下。

像f2这样的函数模板中,T&& x参数看起来是右值引用参数,但是由于引用折叠的规则,他传递左值时就是左值引用,传递右值时就是右值引用,有些地方也把这种函数模板的参数叫做万能引用

Function(T&& t)函数模板程序中,假设实参是int右值,模板参数T的推导int;实参是int左值,模板参数T的推导int&,再结合引用折叠规则,就实现了实参是左值,实例化出左值引用版本形参的Function,实参是右值,实例化出右值引用版本形参的Function。

// 由于引用折叠限定,f1实例化以后总是一个左值引用
template<class T>
void f1(T& x)
{}

// 由于引用折叠限定,f2实例化后可以是左值引用,也可以是右值引用
template<class T>
void f2(T&& x)
{}

int main() {
    typedef int& lref;
    typedef int&& rref;
    int n = 0;

    lref& r1 = n; // r1 的类型是 int&
    lref&& r2 = n; // r2 的类型是 int&
    rref& r3 = n; // r3 的类型是 int&
    rref&& r4 = 1; // r4 的类型是 int&&

    // 没有折叠->实例化为void f1(int& x)
    f1<int>(n);
    f1<int>(0); // 报错

    // 折叠->实例化为void f1(int& x)
    f1<int&>(n);
    f1<int&>(0); // 报错

    // 折叠->实例化为void f1(int& x)
    f1<int&&>(n);
    f1<int&&>(0); // 报错

    // 折叠->实例化为void f1(const int& x)
    f1<const int&>(n);
    f1<const int&>(0);

    // 折叠->实例化为void f1(const int& x)
    f1<const int&&>(n);
    f1<const int&&>(0);

    // 没有折叠->实例化为void f2(int&& x)
    f2<int>(n); // 报错
    f2<int>(0);

    // 折叠->实例化为void f2(int& x)
    f2<int&>(n);
    f2<int&>(0); // 报错

    // 折叠->实例化为void f2(int&& x)
    f2<int&&>(n); // 报错
    f2<int&&>(0);

    return 0;
}
template<class T>
void Function(T&& t)
{
    int a = 0;
    T x = a;
    //x++;
    cout << &a << endl;
    cout << &x << endl << endl;
}

int main()
{
    // 10是右值,推导出T为int,模板实例化为void Function(int&& t)
    Function(10); // 右值

    int a;
    // a是左值,推导出T为int&,引用折叠,模板实例化为void Function(int& t)
    Function(a); // 左值

    // std::move(a)是右值,推导出T为int,模板实例化为void Function(int&& t)
    Function(std::move(a)); // 右值

    const int b = 8;
    // a是左值,推导出T为const int&,引用折叠,模板实例化为void Function(const int& 
    // t)
    // 所以Function内部会编译报错,x不能++
    Function(b); // const 左值

    // std::move(b)右值,推导出T为const int,模板实例化为void Function(const int&& 
    // t)
    // 所以Function内部会编译报错,x不能++
    Function(std::move(b)); // const 右值

    return 0;
}

完美转发

Function(T&& t)函数模板程序中,传左值实例化以后是左值引用的Function函数,传右值实例化以后是右值引用的Function函数。

但是,变量表达式都是左值属性,也就意味着一个右值被右值引用绑定后,右值引用变量表达式的属性是左值,也就是说Function函数中t的属性是左值,那么我们把t传递给下一层函数Fun,那么匹配的都是左值引用版本的Fun函数。

这里我们想要保持t对象的属性,就需要使用完美转发实现。

template <class T> T&& forward (typename remove_reference<T>::type& arg); 
template <class T> T&& forward (typename remove_reference<T>::type&& arg);

完美转发forward本质是一个函数模板,他主要还是通过引用折叠的方式实现,下面示例中传递给Function的实参是右值,T被推导为int,没有折叠,forward内部t被强转为右值引用返回;传递给Function的实参是左值,T被推导为int&,引用折叠为左值引用,forward内部t被强转为左值引用返回。

template <class _Ty>
_Ty&& forward(remove_reference_t<_Ty>& _Arg) noexcept
{ // forward an lvalue as either an lvalue or an rvalue
    return static_cast<_Ty&&>(_Arg);
}

void Fun(int& x) { cout << "左值引用" << endl; }
void Fun(const int& x) { cout << "const 左值引用" << endl; }
void Fun(int&& x) { cout << "右值引用" << endl; }
void Fun(const int&& x) { cout << "const 右值引用" << endl; }

template<class T>
void Function(T&& t)
{
    Fun(t);
    //Fun(forward<T>(t));
}

int main()
{
    // 10是右值,推导出T为int,模板实例化为void Function(int&& t)
    Function(10); // 右值

    int a;
    // a是左值,推导出T为int&,引用折叠,模板实例化为void Function(int& t)
    Function(a); // 左值

    // std::move(a)是右值,推导出T为int,模板实例化为void Function(int&& t)
    Function(std::move(a)); // 右值

    const int b = 8;
    // a是左值,推导出T为const int&,引用折叠,模板实例化为void Function(const int& 
    // t)
    Function(b); // const 左值

    // std::move(b)右值,推导出T为const int,模板实例化为void Function(const int&& 
    // t)
    Function(std::move(b)); // const 右值

    return 0;
}
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