完美转发使用

原创已于 2025-02-20 22:45:08 修改 · 532 阅读

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#c++ #算法 #开发语言

于 2025-02-20 22:44:52 首次发布

完美转发的几个例子

例子 1：普通的完美转发

首先，我们先来一个简单的完美转发的例子，展示如何使用 std::forward 来保持传入参数的类型。

#include <iostream>
#include <utility>  // std::forward

void func(int& x) {
    std::cout << "Lvalue reference: " << x << std::endl;
}

void func(int&& x) {
    std::cout << "Rvalue reference: " << x << std::endl;
}

template <typename T>
void wrapper(T&& arg) {
    // 使用完美转发
    func(std::forward<T>(arg));  // 根据传入的类型精确地调用对应的函数
}

int main() {
    int x = 10;
    wrapper(x);   // 左值传递
    wrapper(20);  // 右值传递
}

输出：

Lvalue reference: 10
Rvalue reference: 20

在这个例子中：

wrapper(x) 传入了左值，std::forward<T>(arg) 将 arg 保持为左值，并转发到 func(int& x)。
wrapper(20) 传入了右值，std::forward<T>(arg) 将 arg 保持为右值，并转发到 func(int&& x)。

关键点：

std::forward<T>(arg) 确保了 arg 的类型（左值或右值）在转发时不丢失。

例子 2：完美转发与引用的结合

有时你可能希望通过完美转发将引用类型的参数转发给另一个函数。我们通过以下例子来演示这一点：

#include <iostream>
#include <utility>

void process(int& x) {
    std::cout << "Processing left value: " << x << std::endl;
}

void process(int&& x) {
    std::cout << "Processing right value: " << x << std::endl;
}

template <typename T>
void handler(T&& arg) {
    process(std::forward<T>(arg));  // 完美转发
}

int main() {
    int a = 10;
    handler(a);        // 左值
    handler(20);       // 右值
}

输出：

Processing left value: 10
Processing right value: 20

handler(a) 将左值 a 转发给 process(int& x)。
handler(20) 将右值 20 转发给 process(int&& x)。

例子 3：多个参数的完美转发

完美转发不仅适用于一个参数，还可以应用于多个参数。这是通过递归和 std::forward 的组合来实现的。

#include <iostream>
#include <utility>

void process(int& a, double& b) {
    std::cout << "Processing left values: " << a << ", " << b << std::endl;
}

void process(int&& a, double&& b) {
    std::cout << "Processing right values: " << a << ", " << b << std::endl;
}

template <typename T, typename U>
void wrapper(T&& arg1, U&& arg2) {
    process(std::forward<T>(arg1), std::forward<U>(arg2));  // 完美转发
}

int main() {
    int x = 5;
    double y = 3.14;
    wrapper(x, y);      // 左值
    wrapper(10, 2.718);  // 右值
}

输出：

Processing left values: 5, 3.14
Processing right values: 10, 2.718

wrapper(x, y) 转发左值。
wrapper(10, 2.718) 转发右值。

例子 4：通过完美转发转发容器

在处理容器时，完美转发也很有用。以下是一个将容器对象通过完美转发传递给函数的例子：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <utility>

void process(std::vector<int>& vec) {
    std::cout << "Lvalue reference to vector: ";
    for (auto v : vec) std::cout << v << " ";
    std::cout << std::endl;
}

void process(std::vector<int>&& vec) {
    std::cout << "Rvalue reference to vector: ";
    for (auto v : vec) std::cout << v << " ";
    std::cout << std::endl;
}

template <typename T>
void wrapper(T&& arg) {
    process(std::forward<T>(arg));  // 完美转发
}

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    wrapper(vec);         // 左值
    wrapper(std::vector<int>{4, 5, 6});  // 右值
}

输出：

Lvalue reference to vector: 1 2 3 
Rvalue reference to vector: 4 5 6

wrapper(vec) 转发左值 vec。
wrapper(std::vector<int>{4, 5, 6}) 转发右值。

为什么命名为 `std::forward`？

std::forward 的命名源于它的用途——“转发”一个参数。这个名称可以追溯到它的功能和它的语义：

“Forward” 表示转发：std::forward 的主要目的是精确转发一个参数，保持参数原本的值类别（左值或右值）。它“向前”转发参数，就像把参数从一个函数“传递”到另一个函数。
与 std::move 区别：std::move 让对象变成右值，而 std::forward 保证保持参数的原始类型（左值或右值）。std::move 的命名非常直观，因为它的作用是“移动”资源。而 std::forward 的命名则代表“保持原样，准确转发”。
保证类型属性不变：std::forward 使用类型推导机制（模板参数 T）来决定传递给目标函数的参数是左值还是右值。这使得它能“转发”参数并保持原始类型的属性，不会做多余的修改。