C++ 左值与右值 右值引用 引用折叠 => 完美转发

左值与右值

什么是左值?什么是右值?

在C++里没有明确定义。看了几个版本,有名字的是左值,没名字的是右值。能被&取地址的是左值,不能被&取地址的是右值。而且左值与右值可以发生转换。

我个人的理解就是在当前作用域下右值是个临时变量。

举例如下:https://blog.csdn.net/wangshubo1989/article/details/50479162

  // lvalues:
  //
  int i = 42;
  i = 43; // ok, i is an lvalue
  int* p = &i; // ok, i is an lvalue
  int& foo();
  foo() = 42; // ok, foo() is an lvalue
  int* p1 = &foo(); // ok, foo() is an lvalue

  // rvalues:
  //
  int foobar();
  int j = 0;
  j = foobar(); // ok, foobar() is an rvalue
  int* p2 = &foobar(); // error, cannot take the address of an rvalue
  j = 42; // ok, 42 is an rvalue

照搬了别人的例子。(尴尬)


右值引用

以前在拜读muduo的时候就遇到过右值引用T&&。当时没详细了解,就知道配合std::move使用,是移动构造函数A(A&& a)中使用的。

后来才知道他其实是右值引用

具体关于move以及移动构造函数我以前以及了解过,也使用比较多,此处不用记录了C++11中移动语义(std::move)和完美转发(std::forward)也有所解释,我更看中他对forward的解释(笑~)

#include <iostream>
#include <vector>

using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;

class MoveTest {
public:
    MoveTest(int i) :
            _i(i) {
        cout << "Normal Constructor" << endl;
    }
    MoveTest(const MoveTest& other) :
            _i(other._i) {
        cout << "Copy Constructor" << endl;
    } // = delete;
    MoveTest& operator=(const MoveTest& other) {
        return *this;
    } //= delete;
    MoveTest(MoveTest&& o) {
        _i = o._i;
        cout << "Move Constructor" << endl;
    }
    MoveTest& operator=(const MoveTest&& o) {
        cout << "Move Assign" << endl;
        return *this;
    }
//private:
    int _i;
};

MoveTest get() {
    MoveTest t = MoveTest(2);
    cout << "get() construct" << endl;
    return t; //MoveTest(1);
}

int main(int argc, char **argv) {
    MoveTest t(get());
    cout << t._i << endl;
    t = get();
    cout << "------------------------" << endl;

    vector<MoveTest> vct_t;
    vct_t.emplace_back(get());
    cout << "------------------------" << endl;
    vct_t.push_back(get());
    cout << "------------------------" << endl;
    std::move(get());

}

Normal Constructor
get() construct
2
Normal Constructor
get() construct
Move Assign
------------------------
Normal Constructor
get() construct
Move Constructor
------------------------
Normal Constructor
get() construct
Move Constructor
Copy Constructor
------------------------
Normal Constructor
get() construct

右值会被编译器匹配右值引用的函数。

注意

研究了好久,终于找到了vct_t.push_back(get());为什么打印结果里有Copy Constructor。其实《STL源码剖析》有介绍过的,在容器预分配空间不够的时候,会申请两倍的空间,然后调用uninitialized_copy()把原有内容复制到新的空间,该函数会调用construct(T1*p const T2&value)为每一个元素产生一个复制,其实就是调用copy constructor。
经过实验,将vector预留足够空间能避免这次copy,讲push_back和emplace_back执行顺序交换copy也是在后一次插入中执行。


引用折叠 => 完美转发

什么是引用折叠?

image

来自C++11中移动语义(std::move)和完美转发(std::forward)

不过还是很难理解这和完美转发的实现有什么关联?为什么引用折叠能让forward完美转发参数原来的左值右值属性?

感觉是这文的的实例代码一段讲述了forward的好处,后一段其实是说明引用折叠的,所以我没看懂

//https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/forward
#include <iostream> 
#include <memory> 
#include <utility>

struct A {
    A(int&& n) { std::cout << "rvalue overload, n=" << n << "\n"; }
    A(int& n)  { std::cout << "lvalue overload, n=" << n << "\n"; }
}; 
class B { 
public:
    template<class T1, class T2, class T3> B(T1&& t1, T2&& t2, T3&& t3) :
        a1_{std::forward<T1>(t1)},
        a2_{std::forward<T2>(t2)},
        a3_{std::forward<T3>(t3)}
    {
    } 
private:
    A a1_, a2_, a3_;
};

template<class T, class U> std::unique_ptr<T> make_unique1(U&& u)
{ 
  return std::unique_ptr<T>(new T(std::forward<U>(u)));
}

template<class T, class... U> std::unique_ptr<T> make_unique2(U&&... u)
{ 
  return std::unique_ptr<T>(new T(std::forward<U>(u)...));
} 
int main()
{   
    auto p1 = make_unique1<A>(2); // rvalue
    int i = 1;
    auto p2 = make_unique1<A>(i); // lvalue
    std::cout << "B\n";
    auto t = make_unique2<B>(2, i, 3);
}

rvalue overload, n=2
lvalue overload, n=1
B
rvalue overload, n=2
lvalue overload, n=1
rvalue overload, n=3

结合此段代码就可以感觉到,虽然B(T1&&,T2&&,T3&&)的参数都是右值引用,结合应用折叠规则,其转入的参数都会保留原有的右值引用和左值引用属性。

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