move語(yǔ)義

最原始的左值和右值定義可以追溯到C語(yǔ)言時(shí)代，左值是可以出現(xiàn)在賦值符的左邊和右邊，然而右值只能出現(xiàn)在賦值符的右邊。在C 里，這種方法作為初步判斷左值或右值還是可以的，但不只是那么準(zhǔn)確了。你要說(shuō)C 中的右值到底是什么，這真的很難給出一個(gè)確切的定義。你可以對(duì)某個(gè)值進(jìn)行取地址運(yùn)算，如果不能得到地址，那么可以認(rèn)為這是個(gè)右值。例如：

int& foo();foo() = 3; //ok, foo() is an lvalue int bar();int a = bar(); // ok, bar() is an rvalue

為什么要move語(yǔ)義呢？它可以讓你寫(xiě)出更高效的代碼。看下面代碼：

string?foo();string?name("jack");name?=?foo();

第三句賦值會(huì)調(diào)用string的賦值操作符函數(shù)，發(fā)生了以下事情：

首先要銷(xiāo)毀name的字符串吧

把foo()返回的臨時(shí)字符串拷貝到name吧

最后還要銷(xiāo)毀foo()返回的臨時(shí)字符串吧

這就顯得很不高效，在C 11之前，你要些的高效點(diǎn)，可以是swap交換資源。C 11的move語(yǔ)義就是要做這事，這時(shí)重載move賦值操作符

string&?string::operator=(string&&?rhs);

move語(yǔ)義不僅僅用于右值，也用于左值。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了std::move方法，將左值轉(zhuǎn)換成右值。因此，對(duì)于swap函數(shù)，我們可以這樣實(shí)現(xiàn)：

templatevoid?swap(T&?a,?T&?b){????T?temp(std::move(a));????a?=?std::move(b);????b?=?std::move(temp);}

右值引用

string&& 這個(gè)類型就是所謂的右值引用，而把T&稱之為左值引用。注意，不要見(jiàn)到T&&就認(rèn)為是右值引用，例如，下面這個(gè)就不是右值引用：

T&&?foo?=?T();?//右值引用auto&&?bar?=?foo;?//?不是右值引用

實(shí)際上，T&&有兩種含義，一種就是常見(jiàn)的右值引用；另一種是即可以是右值引用，也可以是左值引用，Scott Meyers把這種稱為Universal Reference，后來(lái)C 委員把這個(gè)改成forwarding reference,畢竟forwarding reference只在某些特定上下文才出現(xiàn)。

有了右值引用，C 11增加了move構(gòu)造和move賦值。考慮這個(gè)情況：

void?foo(X&&?x){??//?...}

那么問(wèn)題來(lái)了，x的類型是右值引用，指向一個(gè)右值，但x本身是左值還是右值呢？

C 11對(duì)此做出了區(qū)分：

Things?that?are?declared?as?rvalue?reference?can?be?lvalues?or?rvalues.?The?distinguishing?criterion?is:?if?it?has?a?name,?then?it?is?an?lvalue.?Otherwise,?it?is?an?rvalue.

由此可知，x是個(gè)左值。考慮到派生類的move構(gòu)造，我們因這樣寫(xiě)才正確：

Derived(Derived&&?rhs):base(std::move(rhs)?//std::move不可缺{?...?}

有一點(diǎn)必須明白，那就是std::move不管接受的參數(shù)是lvalue,還是rvalue都返回rvalue。因此我們可以給出std::move的實(shí)現(xiàn)如下（很接近于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)）：

template?typename?remove_reference::type&&?move(T&&?t)?{????using?RRefType?=?typename?remove_reference::type&&;????return?static_cast(t);}

完美轉(zhuǎn)發(fā)

假設(shè)有一個(gè)函數(shù)foo,我們寫(xiě)出如下函數(shù)，把接受到的參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給foo：

templatevoid?fwd(TYPE?t){????foo(t);}

我們一個(gè)個(gè)來(lái)分析：

如果TYPE是T的話，假設(shè)foo的參數(shù)引用類型，我會(huì)修改傳進(jìn)來(lái)的參數(shù)，那么fwd(t)和foo(t)將導(dǎo)致不一樣的效果。

如果TYPE是T&的話，那么fwd傳一個(gè)右值進(jìn)來(lái)，沒(méi)法接受，編譯出錯(cuò)。

如果TYPE是T&，而且重載個(gè)const T&來(lái)接受右值，看似可以，但如果多個(gè)參數(shù)呢，你得來(lái)個(gè)排列組合的重載，因此是不通用的做法。

你很難找到一個(gè)好方法來(lái)實(shí)現(xiàn)它，右值引用的引入解決了這個(gè)問(wèn)題，在這種上下文時(shí)，它成為forwarding reference。這就涉及到兩條原則。第一條原則是引用折疊原則：

A&?&?折疊成?A&A&?&&?折疊成?A&A&&?&?折疊成?A&A&&?&&?折疊成?A&&

第二條是特殊模板參數(shù)推導(dǎo)原則：

1.如果fwd傳進(jìn)的是個(gè)A類型的左值，那么T被決議為A&。2.如果fwd傳進(jìn)的是個(gè)A類型的右值，那么T被決議為A。

將兩條原則結(jié)合起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)完美轉(zhuǎn)發(fā)。

A x; fwd(x); //推導(dǎo)出fwd(A& &&) 折疊后fwd(A&) A foo();fwd(foo());//推導(dǎo)出fwd(A&& &&) 折疊后 fwd(A&&)

std::forward應(yīng)用于forwarding reference，代碼看起來(lái)如下：

templatevoid?fwd(T&&?t){????foo(std::forward(t));}

要想展開(kāi)完美轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程，我們必須寫(xiě)出forward的實(shí)現(xiàn)。接下來(lái)就嘗試forward該如何實(shí)現(xiàn)，分析一下，std::forward是條件cast的，T的推導(dǎo)類型取決于傳參給t的是左值還是右值。因此，forward需要做的事情就是當(dāng)且僅當(dāng)右值傳給t時(shí)，也就是當(dāng)T推導(dǎo)為非引用類型時(shí),forward需要將t（左值）轉(zhuǎn)成右值。forward可以如下實(shí)現(xiàn):

templateT&&?forward(typename?remove_reference::type&?t){????return?static_cast(t);}

現(xiàn)在來(lái)看看完美轉(zhuǎn)發(fā)是怎么工作的，我們預(yù)期當(dāng)傳進(jìn)fwd的參數(shù)是左值，從forward返回的是左值引用；傳進(jìn)的是右值，forward返回的是右值引用。假設(shè)傳給fwd是A類型的左值，那么T被推導(dǎo)為A&:

void?fwd(A&?&&?t){????foo(std::forward(t));}

forward實(shí)例化：

A&?&&?forward(typename?remove_reference::type&?t){????return?static_cast(t);}

引用折疊后：

A&?forward(A&?t){????return?static_cast(t);}

可見(jiàn)，符合預(yù)期。再看看傳入fwd是右值時(shí)，那么T被推導(dǎo)為A:

void?fwd(A?&&?t){????foo(std::forward(t));}

forward實(shí)例化如下：

A&&?forward(typename?remove_reference::type&?t){????return?static_cast(t);}

也就是：

A&&?forward(A&?t){????return?static_cast(t);}

forward返回右值引用，很好，完全符合預(yù)期。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的深入理解右值引用，move语义和完美转发的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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