左值和右值的概念1、左值和右值是表达式的属性,一些表达式要求生成左值,一些表达式要求生成右值;左值表达式通常是一个对象的身份,而一个右值表达式表示的是对象的值。2、左值持久,右值短暂,右值只能绑定到临时对象,所引用的对象即将销毁并且该对象没有其他用户,由此可知,使用右值引用的代码可以自由地接管所引用的对象的资源。
右值引用是C++11中最重要的新特性之一,它解决了C++中大量的历史遗留问题,使C++标准库的实现在多种场景下消除了不必要的额外开销(如std::vector,std::string),也使得另外一些标准库(如std::unique_ptr,std::function)(可以想象,如果没有右值引用,uniqueptr要如何实现资源所有权的转让?)成为可能。即使你并不直接使用右值引用,也可以通过标准库,间接从这一新特性中受益。
vectorstr_split(conststring&s){vectorv;//...returnv;//v是左值,但优先移动,不支持移动时仍可复制。}如果函数按值返回,return语句又直接返回了一个栈上的左值对象(输入参数除外)时,标准要求优先调用移动构造函数,如果不符再调用拷贝构造函数。尽管v是左值,仍然会优先采用移动语义,返回vector从此变得云淡风轻。此外,无论移动或是拷贝,可能的情况下仍然适用编译器优化,但语义不受影响。对于std::unique_ptr来说,这简直就是福音。
unique_ptrcreate_obj(/*...*/){unique_ptrptr(newSomeObj(/*...*/));ptr->foo();//一些可能的初始化returnptr;}当然还有更简单的形式unique_ptrcreate_obj(/*...*/){returnunique_ptr(newSomeObj(/*...*/));}在工厂类中,这样的语义是非常常见的。返回unique_ptr能够明确对所构造对象的所有权转移,特别的,这样的工厂类返回值可以被忽略而不会造成内存泄露。上面两种形式分别返回栈上的左值和右值,但都适用移动语义(unique_ptr不支持拷贝)。接收右值表达式没有移动语义时,以表达式的值(例为函数调用)初始化对象或者给对象赋值是这样的:
MyObj::MyObj(){for(...){vec.push_back(newT());}//...}MyObj::~MyObj(){for(vector::iteratoriter=vec.begin();iter!=vec.end();++iter){if(*iter)delete*iter;}//...}繁琐暂且不说,异常安全也是大问题。使用vector
完美转发
假设有一个函数foo,我们写出如下函数,把接受到的参数转发给foo:
templatevoidfwd(TYPEt){foo(t);}我们一个个来分析:
如果TYPE是T的话,假设foo的参数引用类型,我会修改传进来的参数,那么fwd(t)和foo(t)将导致不一样的效果。如果TYPE是T&的话,那么fwd传一个右值进来,没法接受,编译出错。如果TYPE是T&,而且重载个constT&来接受右值,看似可以,但如果多个参数呢,你得来个排列组合的重载,因此是不通用的做法。你很难找到一个好方法来实现它,右值引用的引入解决了这个问题,在这种上下文时,它成为forwardingreference。这就涉及到两条原则。第一条原则是引用折叠原则:
A&&折叠成A&A&&&折叠成A&A&&&折叠成A&A&&&&折叠成A&&第二条是特殊模板参数推导原则:
1.如果fwd传进的是个A类型的左值,那么T被决议为A&。2.如果fwd传进的是个A类型的右值,那么T被决议为A。
将两条原则结合起来,就可以实现完美转发。
Ax;fwd(x);//推导出fwd(A&&&)折叠后fwd(A&)Afoo();fwd(foo());//推导出fwd(A&&&&)折叠后fwd(A&&)std::forward应用于forwardingreference,代码看起来如下:templatevoidfwd(T&&t){foo(std::forward(t));}要想展开完美转发的过程,我们必须写出forward的实现。接下来就尝试forward该如何实现,分析一下,std::forward是条件cast的,T的推导类型取决于传参给t的是左值还是右值。因此,forward需要做的事情就是当且仅当右值传给t时,也就是当T推导为非引用类型时,forward需要将t(左值)转成右值。forward可以如下实现:
templateT&&forward(typenameremove_reference::type&t){returnstatic_cast(t);}现在来看看完美转发是怎么工作的,我们预期当传进fwd的参数是左值,从forward返回的是左值引用;传进的是右值,forward返回的是右值引用。假设传给fwd是A类型的左值,那么T被推导为A&:
voidfwd(A&&&t){foo(std::forward(t));}forward实例化:A&&&forward(typenameremove_reference::type&t){returnstatic_cast(t);}引用折叠后:
A&forward(A&t){returnstatic_cast(t);}可见,符合预期。再看看传入fwd是右值时,那么T被推导为A:
voidfwd(A&&t){foo(std::forward(t));}forward实例化如下:
A&&forward(typenameremove_reference::type&t){returnstatic_cast(t);}