右值引用

我们写代码的时候,总会遇到下面的情况:

class Obj {

};

Obj getObj() {
    Obj obj; // 创建临时变量
    // some initialize code for obj
    return obj; // 返回一个临时变量
}

int main() {
    Obj obj = getObj(); // 这里会将返回值赋值给obj
}

 这里面会有多个临时变量的创建和销毁。 

添加打印信息:

#include <iostream>

class Obj {
    public:
        Obj() {
            std::cout << "Obj()" << std::endl;
        }   
        ~Obj() {
            std::cout << "~Obj()" << std::endl;
        }   
        Obj(const Obj& obj) {
            std::cout << "Obj(const Obj& obj)" << std::endl;
        }   
        Obj& operator=(const Obj& obj) {
            std::cout << "Obj& operator=(const Obj& obj)" << std::endl;
        }   
};

Obj getObj() {
    Obj inside_obj;
    // some initialize code for obj
    return inside_obj;
}

int main() {
    Obj obj = getObj();
}

运行结果如下:

 
huyanjie@debian:~/study/book$ g++ t2.cpp -fno-elide-constructors
huyanjie@debian:~/study/book$ ./a.out 
Obj()                     ----> Obj inside_obj;
Obj(const Obj& obj)       ----> return inside_obj; (temp_returned obj = inside_obj)
~Obj()                    ----> inside_obj destroyed
Obj(const Obj& obj)       ----> Obj obj = temp_returned_obj(等价于Obj obj(temp_returned_obj);)
~Obj()                    ----> temp_returned_obj destroyed
~Obj()                    ----> obj destroyed

C++11 引入了右值属性的概念。

右值属性:如果一个值是一个临时值,表达式结束后,就没有意义了,那么他具有右值属性,具有右值属性的变量是不能取地址的。

如函数的返回值等。我们可以用右值引用来关联一个具有右值属性的变量: T&&  a = temp;


我们可以重载拷贝函数,当变量具有右值属性的时候,调用右值拷贝函数,避免深拷贝。

#include <iostream>


class Obj {
    public:
        Obj() {
            std::cout << "Obj()" << std::endl;
        }   
        ~Obj() {
            std::cout << "~Obj()" << std::endl;
        }   
        Obj(const Obj& obj) {
            std::cout << "Obj(const Obj& obj)" << std::endl;
        }   
        Obj& operator=(const Obj& obj) {
            std::cout << "Obj& operator=(const Obj& obj)" << std::endl;
        }   
        Obj(Obj&& obj) {
            std::cout << "Obj(Obj&& obj)" << std::endl;
        }   
        Obj& operator=(Obj&& obj) {
            std::cout << "Obj& operator=(Obj&& obj)" << std::endl;
        }   
};
Obj getObj() {
    Obj inside_obj;
    // some initialize code for obj
    return inside_obj;
}
int main() {
    Obj obj = getObj();
}
 

运行结果如下:

huyanjie@debian:~/study/book$ g++ t3.cpp -fno-elide-constructors -std=c++11
huyanjie@debian:~/study/book$ ./a.out 
Obj()               <span style="font-family:Arial, Helvetica, sans-serif;"> ----> Obj inside_obj;</span>
Obj(Obj&& obj)      ---->Obj temp_return_obj(inside_obj); // 因inside_obj具有右值类型
~Obj()
Obj(Obj&& obj)      ----> Obj obj(temp_return_obj); // 同样因为temp_return_obj 有右值类型
~Obj()
~Obj()

这样我们在设计类的时候,如果提供一个右值的拷贝,赋值函数,当要拷贝的数据具有右值类型的时候,可以调用右值拷贝,构造函数,避免深拷贝。

如下面一个string的实现:

#include <iostream>
#include <string.h>

class MyString {
    public:
        MyString() : mData(NULL) {
            std::cout << "MyString()" << std::endl;
        }   
        MyString(const char *str) {
            std::cout << "MyString(const char *str)" << std::endl;
            if (str == NULL) {
                mLen = 0;
                mData = new char[1];
                *mData = '\0';
            } else {
                mLen = strlen(str);
                mData = new char[mLen+1];
                strcpy(mData, str);
            }   
        }   
        ~MyString() {
            std::cout << "~MyString()" << std::endl;
            if (mData != NULL)
              delete[] mData;
            mLen = 0;
        }   
        MyString(const MyString& str) {
            std::cout << "MyString(const MyString& str)" << std::endl;
            mLen = str.size();
            mData = new char[mLen+1];
            strcpy(mData, str.mData);
        }   
        MyString& operator=(const MyString& str) {
            std::cout << "MyString& operator=(const MyString& str)" << std::endl;
            if (this == &str)
              return *this;
            delete[] mData;
            mLen = str.mLen;
            mData = new char[mLen+1];
            strcpy(mData, str.mData);
            return *this;
        }   
        size_t size() const {
            return mLen;
        }   
        MyString(MyString&& str) {
            std::cout << "MyString(MyString&& str)" << std::endl;
            mData = str.mData;
            mLen = str.mLen;
            str.mData = NULL;
            str.mLen = 0;
        }   
        MyString& operator=(MyString&& str) {
            std::cout << "MyString& operator=(MyString&& str)" << std::endl;
            mData = str.mData;
            mLen = str.mLen;
            str.mData = NULL;
            str.mLen = 0;
        }   
        friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MyString& str);
    private:
        char *mData;
        size_t mLen;
};
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MyString& str) {
    os << str.mData;
    return os;
}
MyString getMyString() {
    MyString inside_str("123");
    // some initialize code for str
    return inside_str;
}

int main() {
    MyString str = getMyString();
    std::cout << "The str is " << str << std::endl;
}

当一个变量作为一个临时变量或者函数的返回值的时候,它具有右值属性,那么怎么样把其他的变量强制转换成具有右值属性呢?

对用 static_cast<T&&>来强制转换,更好的方式是使用std::move(T). 如:

int main() {
    MyString str = getMyString();
    std::cout << "The str is " << str << std::endl;
    MyString str1 = std::move(str);
    std::cout << "The str1 is " << str1 << std::endl;
}


<think>好的,用户问的是C++的引用,我需要详细解释这个概念。首先,我得回忆引用的基本定义,它是C++11引入的重要特性,主要用于移动语义和完美转发。 用户可能是刚开始学习C++,或者对现代C++特性不太熟悉。需要从基础讲起,先区分左。左是有持久状态的变量,可以取地址,而是临时对象,比如字面量或函数返回的临时。 接下来要解释引用的语法,用&&声明,比如int&&。要说明引用和左引用的区别,引用只能绑定到,而左引用绑定到左(除了const左引用可以绑定)。 然后需要引入移动语义的概念,解释为什么需要移动构造函数和移动赋运算符。传统拷贝在涉及资源管理时效率低,移动操作可以转移资源所有权,避免深拷贝,提高性能。比如std::vector使用移动可以避免大量数据复制。 还要提到完美转发,引用结合std::forward可以实现参数的完美转发,保持类别(左),这在模板编程中很重要,特别是在工厂函数或包装器中。 可能需要举例说明,比如使用移动构造函数和std::move将资源从一个对象转移到另一个,避免不必要的拷贝。同时提醒用户,被移动后的对象处于有效但未定义的状态,不应再使用其。 另外,注意用户可能对移动语义的实际应用场景感兴趣,比如在容器操作、智能指针管理资源或大型对象处理时的优势。最后总结引用带来的性能提升和代码优化,强调它是现代C++高效编程的关键部分。</think>C++引用是C++11引入的重要特性,主要用于实现**移动语义**和**完美转发**。以下是分步说明: 1. **类别基础** - 左(lvalue):有持久身份的对象(可获取地址) ```cpp int a = 10; // a是左 ``` - (rvalue):临时对象或字面量 ```cpp 5; // 字面量是 a + 1; // 表达式结果是 ``` 2. **引用语法** 使用`&&`声明: ```cpp int&& rref = 42; // 绑定到 ``` 3. **关键特性** - 只能绑定到 - 延长临时对象生命周期 - 支持移动语义(资源转移) 4. **移动语义示例** ```cpp class Vector { public: // 移动构造函数 Vector(Vector&& other) noexcept : data_(other.data_), size_(other.size_) { other.data_ = nullptr; // 转移资源所有权 } private: int* data_; size_t size_; }; Vector createVector() { Vector tmp; // ... 初始化操作 return tmp; // 触发移动构造 } ``` 5. **std::move的作用** 将左转换为引用: ```cpp std::string str = "Hello"; std::string new_str = std::move(str); // str现在为空,但保证有效 ``` 6. **完美转发** 结合模板和`std::forward`保持参数类别: ```cpp template<typename T> void wrapper(T&& arg) { process(std::forward<T>(arg)); } ``` 7. **应用场景** - 优化容器操作(如`vector::push_back`) - 实现资源高效转移(文件句柄、网络连接) - 构建高性能工厂函数 - 优化返回(RVO/NRVO) 重要注意事项: 1. 被移动后的对象处于有效但未定义状态 2. 标准库容器和智能指针已实现移动语义 3. 移动操作应标记为`noexcept` 4. 不要返回局部对象的引用 引用使C++实现了更精细的资源控制,显著提升了程序性能,是现代C++高效编程的核心机制之一。
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