[C++] C++11新特性之左值右值、引用、左值引用右值引用、move、forward

最新推荐文章于 2025-05-04 16:02:40 发布

hywmj

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分类专栏： cpp 文章标签： c++

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参考

左值右值

C++的表达式要么是左值，要么是右值。

简单说，左值可以位于赋值语句的左边，右值则不能。

右值：当一个对象被用作右值的时候，用的是对象的值（内容），右值要么是字面常量，要么在表达式求值过程中创建的临时对象，没有名字，不能被赋值。
左值：当一个对象被用作左值的时候，用的是对象的身份（在内存中的位置），左值就是有名字的对象，可以被赋值，左值可以被取地址，左值持久
需要右值的地方可以用左值来代替，不能把右值当成左值使用，当左值当成右值使用的时候，实际上使用的是它的内容（值）

需要用到左值：

赋值运算符需要一个（非常量）左值作为其左侧运算对象，得到的结果仍然是一个左值
取地址符作用于一个左值运算对象，返回指向该运算对象的指针，这个指针是一个右值
内置解引用运算符、下标运算符、迭代器解引用运算符、string和vector的下标运算符求值结果都是左值
内置类型和迭代器的递增递减运算符作用于左值运算对象，前置版本作用的和得到的都是左值

什么是引用？

说引用时，指的其实是左值引用&
引用就是为对象起了另外一个名字，相当于起了一个绰号。通过将声明符写成&d来定义引用类型，其中d是声明的变量名
```
int val = 11;//声明一个变量
int &r = val;//正确：r是指向val的引用（r是val的一个别名）
int &r1;//错误，引用必须初始化
```
程序将引用和它的初始值绑定在一起，一旦初始化完成，引用将和它的初始值一直绑定在一起，无法令引用绑定到另一对象上
为引用赋值时，实际上是把值赋给了引用绑定的对象，引用本身不是一个对象，所以不能定义引用的引用
引用只能绑定在对象上，而不能绑定字面值或者某个表达式的计算结果
```
int &r = 10;//错误，引用的初始值必须是一个对象
```

特殊情况：const的引用

int val = 11;
const int &r1 = val;//正确
const int &r2 = 12;//正确，常量引用
const int &r3 = val * 2;//正确，常量引用
int &r4 = val * 2;//错误

左值引用右值引用

#include <iostream>

//函数重载，形参为左值引用，接受左值
void process_value(int& i) { 
  std::cout << "LValue processed: " << i << std::endl; 
} 

//函数重载，形参为右值引用，接受右值
void process_value(int&& i) { 
  std::cout << "RValue processed: " << i << std::endl; 
} 

int main() { 
  int a = 0; 
  process_value(a);//传入左值，输出:LValue processed: 0
  process_value(1);//传入右值，输出1:RValue processed: 1
}

左值引用&：不能将一个左值引用绑定到要求转换的表达式、字面常量或者返回右值的表达式
右值引用&&：某个对象的另一个名字，可以将一个右值引用绑定到要求转换的表达式、字面常量或者返回右值的表达式，不能将右值引用直接绑定到一个左值上，右值引用指向将要被销毁的对象，用右值引用接管所引用的对象的资源
```
int i = 1;
int &&p = i;//错误，不能将一个右值引用绑定到一个左值上
int &q = i * 22;//错误，不能将左值引用绑定到返回右值的表达式，i * 22是一个右值
int &&q2 = i * 22;//正确，右值引用可以绑定到乘法右值结果上
```
可以把左值引用绑定到返回左值的表达式（返回左值引用的函数、赋值、下标、解引用、前置递增递减运算符）
```
int i = 1;
int &r = i;//正确，左值引用
```
可以把const左值引用或者右值引用绑定到返回右值的表达式（返回非引用类型的函数、算术、关系、位、后置递增递减运算符）
```
const int &q1 = i * 22;//正确，可以将const引用绑定到右值
```

p是右值引用，指向一个右值，p本身是左值

include <iostream>

//函数重载，形参为左值引用，接受左值
void process_value(int& i) { 
  std::cout << "LValue processed: " << i << std::endl; 
} 

//函数重载，形参为右值引用，接受右值
void process_value(int&& i) { 
  std::cout << "RValue processed: "  << std::endl; 
} 

int main() { 
  int a = 0; 
  process_value(a);//输出：LValue processed: 0，说明传入的是左值
  int&& p = 3;
  process_value(p); //输出：LValue processed: 3，说明传入的是左值
}
//以上例子说明p是右值引用，指向一个右值，p本身是左值

不能将一个右值引用绑定到一个右值引用类型的变量上

变量是左值，不能将一个右值引用直接绑定到一个变量上

int &&p = 11;//正确，字面常量是右值
int &&q = p;//错误，p是左值

右值引用的意义
- 为临时变量续命，也就是为右值续命，因为右值在表达式结束后就消亡了，如果想继续使用右值，那就会动用昂贵的拷贝构造函数。
- 右值引用是用来支持转移语义的。转移语义可以将资源 ( 堆，系统对象等 ) 从一个对象转移到另一个对象，这样能够减少不必要的临时对象的创建、拷贝以及销毁，能够大幅度提高 C++ 的性能。
- 转移语义是和拷贝语义相对的，可以类比文件的剪切与拷贝，当我们将文件从一个目录拷贝到另一个目录时，速度比剪切慢很多。

C++11 之move函数

头文件utility

使用move函数将获得一个绑定到左值上的右值引用类型

int &&p = 11;//正确，字面常量是右值
int &&q = p;//错误，p是左值
int &&q = std::move(p);//正确，move返回给定对象的右值引用

对于move不提供using声明，必须写成std::move，不能写成move

C++11 之forward

头文件utility

与move不同，forward必须通过显式模板实参来调用

forward返回该显式实参类型的右值引用，即forward返回的是T&&

template <typename F, typename T1, typename T2>
void flip(F f, T1 &&t1, T2 &&t2) {
    f(std::forward<T2>(t2), std::forward<T1>(t1));
}

//如果调用flip(g, i, 42)，i将以int&类型传递给g，42将以int&&类型传递给g