C++新特性——右值引用

1、What

        C++11引入的一种新型引用，用于提高程序的性能和资源管理的效率。它通过&&符号来表示，只能绑定到右值（包括将亡值，即临时对象）上，不能绑定到左值上。

1.1 左值和右值的区别

        左值是一个表示数据的具名表达式，可以获取它的地址并且对其赋值，可出现在赋值操作符=的左边，具有一段较长的生命周期。右值是一个表达数据的匿名表达式，比如字面常量、表达式返回值、函数返回值等，其生命周期很短，可出现在赋值操作符=的右边，但是不能出现在=的左边，右值不能取地址。

1、整型x的x++是右值，编译器首先生成x值的临时复制，然后对x递增，最后返回临时复制内容。++x则是左值，对x递增后马上返回其自身。

2、通常字面量是右值，但字符串字面量除外。

1.2 补充概念：泛左值、将亡值、纯右值

泛左值：通过评估能够确定对象、位域或函数的标识的表达式。
纯右值：通过评估能够用于初始化对象和位域，或者能够计算运算符操作数的值的表达式。
将亡值：属于泛左值的一种，表示资源可以被重用的对象和位域，它们接近其生命周期的末尾；也可能经过右值引用的转换产生。

2、Why

        为了解决C++中资源管理的效率和性能问题。对象的复制和移动是常见的操作，当对象包含大量数据时，复制操作会导致性能开销。右值引用允许转移对象的资源（如动态分配的内存、文件句柄等），而不是通过复制来共享资源，可以显著减少不必要的拷贝和内存分配，提高程序的运行效率。

3、When

1. 移动语义：将资源（如动态内存、文件句柄等）从一个对象“移动”到另一个对象，而不是复制它们。如在将大型对象（如std::vector、std::string等）赋值给另一个对象时，使用右值引用可以显著提高性能。

2. 完美转发：在模板编程中保持参数的原始类型（左值或右值），以便在转发给另一个函数时保持其行为（例如，是应该进行拷贝还是移动）。这可以避免在函数调用过程中丢失参数类型信息的问题，从而提高代码的可维护性和灵活性。

4、How

1、声明右值引用

在类型名称后面加上&&符号。如：
int&& rref = 10; // rref 是一个右值引用，绑定到整数 10 这个右值上

2、作为函数参数

如果函数的参数是右值引用，也需要在类型名称后面加上&&符号。如：
void foo(int&& x) { // 函数体内可以使用 x，它是对传入右值的引用  
    // 函数体  
}

3、实现移动构造函数和移动赋值运算符

定义移动构造函数和移动赋值运算符，允许资源从源对象直接“移动”到目标对象，而不是通过复制来共享资源。如：

class String {  
public:  
    String(const char* str = "") : _str(new char[strlen(str) + 1]) {  
        strcpy(_str, str);  
    }  
    // 移动构造函数  
    String(String&& other) noexcept : _str(other._str) {  
        other._str = nullptr; // 将源对象的资源转移给目标对象，并清空源对象  
    }  
    // 移动赋值运算符  
    String& operator=(String&& other) noexcept {  
        if (this != &other) {  
            delete[] _str;  
            _str = other._str;  
            other._str = nullptr;  
        }  
        return *this;  
    }  
    ~String() {  
        delete[] _str;  
    }  
    // 禁止拷贝构造和拷贝赋值  
    String(const String&) = delete;  
    String& operator=(const String&) = delete;  
    void print() const {  
        std::cout << _str << std::endl;  
    }  
private:  
    char* _str;  
};

4、使用std::move

std::move是一个函数模板，它的主要作用是将一个对象转换为右值引用，以便可以对其进行移动操作。但需要注意的是，std::move本身并不移动任何东西，它只是将对象转换为右值引用，让编译器知道该对象可以被移动。如：
String s1("Hello");  
String s2 = std::move(s1); // 使用 std::move 将 s1 的资源移动给 s2
在这个例子中，我们使用std::move将s1转换为右值引用，并将其资源移动给s2。

5、使用std::forward（完美转发）

std::forward 是一个函数模板，其保持参数的引用性质（左值引用或右值引用）。

通用引用（也称为转发引用）T&&，可以绑定到左值或右值。

#include <iostream>
#include <utility>

class Wrapper {
public:
    Wrapper(int& value) : value_(value) {
        std::cout << "Constructed with lvalue reference\n";
    }
    Wrapper(int&& value) : value_(value) {
        std::cout << "Constructed with rvalue reference\n";
    }
    ~Wrapper() {
        // Do nothing in this simple example
    }
    void print() const {
        std::cout << "Value: " << value_ << std::endl;
    }
private:
    int& value_;
};

template<typename T>
void forwardWrapper(T&& t) {
    Wrapper w(std::forward<T>(t));
    w.print();
}

int main() {
    int x = 42;
    // 传递左值
    forwardWrapper(x);
    // 传递右值
    forwardWrapper(42);
    return 0;
}