C++11新特性之右值引用

1.介绍

        右值引用是C++11引入的一种重要特性，它主要用于实现移动语义和完美转发，从而提高程序的性能与效率。

2.左值与右值

        在C++中，表达式可以分为左值与右值。左值通常是可以取地址的表达式，例如变量名。右值则是不能取地址的临时对象、字面量等。

        判断一个表达式是左值还是右值常用的方法有两种。

        （1）位于赋值号（=）左侧的表达式是左值，反之，只能位于右侧的表达式就是右值。

        例如：

                int  a = 1;

                1 = a;//错误，1不能为左值

        （2）有名称的、可以获取存储地址的表达式即为左值，反之则为右值。

        例如，上边的a可以通过&a获取地址，所以其为左值；反之字面量1既没有名称、也无法获取地址，因此为右值。

        注意，上边两种方法只适用于大部分场景。本节主要介绍右值引用，这里不在赘述，感兴趣的读者可自行了解。

3.右值引用的用法

        之前的C++标准中有引用，但只能操作左值，无法对右值添加引用。例如：

int num = 10;
int &b = num; //正确
int &c = 10; //错误

        如上所示，编译器允许我们对num左值建立引用，但不能对10这个右值建立引用。因此，这种引用又称为左值引用。

注意，虽然 C++98/03 标准不支持为右值建立非常量左值引用，但允许使用常量左值引用操作右值。

        因此，C++11引入了另一种引用方式，称为右值引用，用“&&”表示。 

        右值引用的声明语法如下：

                类型 && 引用名 = 右值表达式；

        例如：

int num = 10;
//int && a = num;  //右值引用不能初始化为左值
int && a = 10;

4.右值引用的用途

        （1）移动语义。

        它允许我们将一个对象的资源从一个对象转移到另一个对象，而不是进行深拷贝。通过移动语义，可以避免不必要的内存分配与数据赋值，从而提高程序的性能。

        通过移动构造函数实现，举个例子：

class demo{
public:
    
    //普通构造函数

    //移动构造函数
    demo(demo &&d):num(d.num){
        d.num = NULL;
        cout<<"move construct!"<<endl;
    }
private:
    int *num;
};

        当类中同时包含拷贝构造函数和移动构造函数时，如果使用临时对象初始化当前类的对象，编译器会优先调用移动构造函数来完成此操作。只有当类中没有合适的移动构造函数时，编译器才会退而求其次，调用拷贝构造函数。

        除此之外，C++还提供了一个move()函数，将左值强制转换为右值。实现左值初始化同类对象也通过移动构造函数实现。

        （2） 完美转发

        完美转发是指函数模版可以将自己的参数“完美”地转发给内部调用的其他函数。“完美”指步进能准确地转发参数值，还能保证被转发参数的左。右值属性不变。例如：

//实现完美转发的函数模板
template <typename T>
void function(T&& t) {
    otherdef(forward<T>(t));
}

        上边即为实现完美转发的函数模版，其中forward()为C++11标准的开发者引入的一个模版函数。（其详细实现过程比较复杂，所以直接上结论，感兴趣的可以自行研究）。

5.总结

        右值引用的核心目的就是为了实现移动语义（解决深拷贝带来的性能问题）与完美转发（参数传递过程中保持其原始左值或右值属性）。

        注意事项：

        （1）生命周期：右值引用绑定的临时对象生命周期会被延长，知到右值引用的生命周期结束。但需要注意的是，一旦临时对象的资源被移动，就不能使用该临时对象。

        （2）noexcept 声明：移动构造函数通常应该声明为 noexcept，这样可以让标准库容器在进行元素移动时更加高效。