C++右值引用

C++右值引用

什么是右值

判断其为左值还是右值并不能单纯通过其在等号的左边还是右边
通俗的定义为左值是非临时对象,在表达式结束后依然存在,而右值为临时对象,仅对当前表达式有效。

定义int a=1; 判断1,a,a++,++a是左值还是右值?

1是立即数,是临时对象,为右值。
a在表达式结束后依然存在,不是临时对象,为左值。
a++是取出a的拷贝,然后对a加一,返回拷贝,是临时对象,为右值。
++a是对a加一,然后返回a,不是临时对象,为左值。

左值的声明符号为”&”,右值的声明符号为”&&”。
可以通过下面的代码,来对于上述结果进行验证。

template <class T> void print(T & t)
{
    cout << "LValue: " << t << endl;
}

template <class T> void print(T && t)
{
    cout << "RValue: " << t << endl;
}

int main()
{
    print(1);
    int a = 1;
    print(a);
    print(a++);
    print(++a);

    return 0;
}

输出结果为

RValue: 1
LValue: 1
RValue: 1
LValue: 3

右值引用的意义

右值引用的意义是为了解决对于不必要临时对象的生成与拷贝而造成的效率降低的问题。
下面给出一个例子

class MyStr
{
private: 
    char* str;

public:
    MyStr()
    {
        cout << "MyStr()" << endl;
        str = NULL;
    }

    MyStr(const char* s)
    {
        cout << "MyStr(const char*)" << endl;
        str = new char[strlen(s) + 1];
        strcpy(str, s);
    }

    MyStr(const MyStr &s)
    {
        cout << "MyStr(const MyStr&)" << endl;
        str = new char[strlen(s.str) + 1];
        strcpy(str, s.str);
    }

    MyStr& operator =(const MyStr &s)
    {
        cout << "MyStr& operator=(const MyStr&)" << endl;
        str = new char[strlen(s.str) + 1];
        strcpy(str, s.str);
        return *this;
    }

    ~MyStr()
    {
        cout << "~MyStr()" << endl;
        if (str)
        {
            delete[] str;
            str = NULL;
        }
    }

};

int main()
{
    MyStr a;
    a = MyStr("2");
}

输出结果为

MyStr()
MyStr(const char*)
MyStr& operator=(const MyStr&)
~MyStr()
~MyStr()

可以看出,采用传统方法在执行a = MyStr(“2”);步骤时,先申请存储空间,写入“2”,再在a中申请存储空间,调用strcpy,将“2”拷贝到a中申请的存储空间,最后将临时存储空间释放。
这样对于临时存储空间的申请,再释放的过程,可以说是对于效率的一种损耗。试想,能否直接将写入“2”以后的临时存储空间交给a,而不再做申请存储空间,赋值再删除的工作。
由此引入了右值引用。

加入右值引用的代码

    MyStr(MyStr &&s)
    {
        cout << "MyStr(const MyStr&&)" << endl;
        str = s.str;
        s.str = NULL;
    }

    MyStr& operator =(MyStr &&s)
    {
        cout << "MyStr& operator=(const MyStr&&)" << endl;
        delete[] str;
        str = s.str;
        s.str = NULL;
        return *this;
    }

可以看出,其中的赋值操作由str = new char[strlen(s.str) + 1];strcpy(str, s.str);变为了str = s.str;使得拷贝操作由深拷贝变为浅拷贝,从而提高效率。
采用了右值引用后,输出结果为:

MyStr()
MyStr(const char*)
MyStr& operator=(const MyStr&&)
~MyStr()
~MyStr()

可以看出a = MyStr(“2”);步骤中,采用了右值引用的特性。

在使用右值引用时,还需要注意两点:
1. 右值不可以是常量,因为我们需要修改右值。
2. 右值的资源链接和标记必须修改。否则,右值的析构函数就会释放资源。转移到新对象的资源也就无效了。

move语义
std:move用于将左值引用转化为右值引用。可以利用右值引用的特性,优化效率。
如swap函数,交换两个参数的值。通常采用的方式是备份,再交叉赋值,是一种深拷贝的方式。

template <class T> swap(T& a, T& b)
{
    T t(a);
    a = b;
    b = t;
}

采用move语义,将左值引用转化为右值引用。

template <class T> swap(T& a, T& b)
{
    T t(std::move(a));
    a = std::move(b);
    b = std::move(t);
}

通过这种方式就避免了3次不必要的拷贝操作。


所有代码均通过Visual Studio 2015调试

<think>好的,用户问的是C++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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