C++11右值引用、移动语义和完美转发

左值、右值

在C++中,所有的值不是左值,就是右值。左值是指表达式结束后依然存在的持久化对象,右值是指表达式结束后就不再存在的临时对象。有名字的对象都是左值,右值没有名字。

还有一个可以区分左值和右值的便捷方式:看能不能对表达式取地址,如果能,则是左值,否则为右值。

C++11扩展了右值的概念,将右值分为了纯右值和将亡值。

  1. 纯右值:a)非引用返回的临时变量;b)运算表达式产生的结果;c)字面常量(c风格字符串除外,它是地址)

  2. 将亡值:与右值引用相关的表达式,例如:将要被移动的对象,T&&函数返回的值、std::move()的返回值、转换成T&&的类型的转换函数的返回值。

不懂纯右值和将亡值的区别其实没有关系,统一看作右值即可。

示例:

class AA{
    int m_a;
};

AA getTemp()
{
    return AA();
}
//ii是左值,3是右值
int ii=3;
//jj是左值,ii+8是右值
int jj=ii+8;
//aa是左值,getTemp的返回值是右值(临时变量)
AA aa=getTemp();

左值引用、右值引用

C++98中的引用很常见,就是给变量取个别名,在C++11中,因为增加了右值引用(rvalue reference)的概念,所以C++98中的引用都称为了左值引用(lvalue reference)

右值引用就是给右值取个别名,使用的符号是&&。

语法:数据类型&& 变量名=右值;

示例:

class AA{
public:
    int m_a=9;
};

AA getTemp()
{
    return AA();
}

int main()
{
    int &&a=3; //3是右值
    int b=8; //b是左值
    int&& c=b+5; //b+5是右值
    //getTemp()返回值是右值(临时变量)
    AA&& aa=getTemp();
}

getTemp()的返回值本来在表达式语法结束后其生命就该终止了(因为是临时变量),而通过右值引用重获了新生,其生命周期将于右值引用类型变量aa的生命周期一样,只要aa还活着,该右值临时变量将会一直存活下去。

引入右值引用的主要目的是实现移动语义

左值引用智能绑定(关联、指向)左值,右值引用只能绑定右值,如果绑定的不对,编译就会失败。

但是,常量左值引用却是一个奇葩,它可以算是一个万能的引用类型,它可以绑定非常量左值、常量、左值、右值,而且在绑定右值的时候,常量左值引用还可以像右值引用一样将右值的生命期延长,缺点是,只能读不能修改。

int a=1;
const int& ra=a; //a是非常量左值
const int b=1;
const int&rb=b; //b是常量左值
const int& rc=1; //1是右值

移动语义

如果一个对象中有堆区资源,需要编写拷贝构造函数和赋值函数,实现深拷贝。

深拷贝把对象中的堆区资源复制了一份,如果源对象(被拷贝的对象)是临时变量,拷贝完就没有用了,这样会造成没有意义的资源申请和释放操作。如果能够直接使用资对象拥有的资源,可以节省资源申请和释放时间。C++11新增加的移动语义就能够做到这一点。

实现移动语义要增加两个函数:移动构造函数和移动赋值函数。

移动构造函数的语法:

类名(类名&& 源对象){}

移动赋值函数的语法

类名& operator=(类名&& 源对象){}

std::move

在 C++11 添加了右值引用,并且不能使用左值初始化右值引用,如果想要使用左值初始化一个右值引用需要借助 std::move () 函数,使用std::move方法可以将左值转换为右值。使用这个函数并不能移动任何东西,而是和移动构造函数一样都具有移动语义,将对象的状态或者所有权从一个对象转移到另一个对象,只是转移,没有内存拷贝。

std::forward

右值引用类型是独立于值的,一个右值引用作为函数参数的形参时,在函数内部转发该参数给内部其他函数时,它就变成一个左值,并不是原来的类型了。如果需要按照参数原来的类型转发到另一个函数,可以使用 C++11 提供的 std::forward () 函数,该函数实现的功能称之为完美转发。

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