C++ 右值引用与移动构造

问题提出

struct Base {
    Base() {std::cout << "ctor" << std::endl;}
    Base(const Base& b) {std::cout << "copy ctor" << std::endl;}
    Base(Base&& b) {std::cout << "move ctor" << std::endl;}
    ~Base() {std::cout << "dtor" << std::endl;}
};

template<typename T>
Base default_test(T&& a) {
    return Base(a);
}

int main() {
	default_test(Base {});
	return 0;
}

如上，定义一个类Base，并实现构造函数，复制构造函数与移动构造函数。T&&为引用折叠，根据main函数中default_test(Base {})，形参a是一个右值引用。那么在default_test中利用a构造一个Base实例时，会调用哪一个构造函数呢？
事实上，其输出为

ctor
copy ctor
dtor
dtor

如何使其利用移动构造函数呢？

使用static_cast或者std::forward

#include <iostream>

struct Base {
    Base() {std::cout << "ctor" << std::endl;}
    Base(const Base& b) {std::cout << "copy ctor" << std::endl;}
    Base(Base&& b) {std::cout << "move ctor" << std::endl;}
    ~Base() {std::cout << "dtor" << std::endl;}
};

template<typename T>
Base default_test(T&& a) {
    // Although the input is rvalue reference, but use `copy` not `move`
    return Base(a);
}

template<typename T>
Base cast_test(T&& a) {
    return Base(static_cast<Base&&>(a));
}

template<typename T> 
Base forward_test(T&& a) {
    return Base(std::forward<Base>(a));
}

int main() {
    std::cout << "First, we do nothing!\n";
    default_test(Base {});
    std::cout << "Second, we cast the input argument!\n";
    cast_test(Base {});
    std::cout << "Finally, use std::forward!\n";
    forward_test(Base {});   

    return 0;
}

输出如下：

First, we do nothing!
ctor
copy ctor
dtor
dtor
Second, we cast the input argument!
ctor
move ctor
dtor
dtor
Finally, use std::forward!
ctor
move ctor
dtor
dtor

可见在使用static_cast或者std::forward之后，可以成功调用move ctor而非copy ctor。

小结

能够完美的保留输入参数的左右值引用，便是std::forward的一大用处。如上例，虽然输入参数为右值引用，但是右值引用本身在函数体中是可以取地址的，并不是一个右值。所以需要static_cast或者std::move或者std::forward，但需要注意的是，前两者是强转为右值引用或者使用了移动语义。

环境

使用编译器下载链接提供的GCC 12.2.0。