C++11左值引用和右值引用

时间：2023-12-12 15:13:38

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C++11的左值引用与右值引用总结

概念

1、&与&&
  对于在C++中，大家对于符号“ & ”的第一映像是引用和取地址，对符号“ && ”的第一映像是逻辑与。但是在C++11中我们会看到下方这种表示方法：

int &&k=i+k；
1.1
  对于第一眼见到上述的表达方式时，估计会一脸懵逼。下面对此做一个简述。
  引用 & 是一个类型变量的别名。
  通常使用 “ & ”是作为普通的左值引用，左值是可以放在赋值号 “ = ”的左边的值。
  &&是右值引用，右值是只能放在 “ = ” 右边的值，右值没有一个 “ 变量 ”名字。如：

int && k =i+j；
1.2
  i+j 返回的值可以视做是放在一个临时存放内存空间里的，这个空间并不能用来赋值，你不能些i+j=5等； && 可以把这种临时的值和存在变量里的值区分开来。
  右值短暂，右值只能绑定到临时对象。所引用的对象将要销毁或对象没有其他用户。
  初始化时右值引用一定要用一个右值表达式绑定，初始化之后，可以用左值表达式或修改右值引用的所引用临时对象的值。
  右值引用是对临时对象的一种引用，它是在初始化时完成引用的，但是右值引用不代表引用临时对象后，就不能改变右值引用所引用对象的值。仍然可以在初始化后改变临时对象的值。

  对于引用类型，可以用于它所引用对象类型的可以用的地方（把他当成普通变量），只不过用到的值是它所引用的对象的值，还可以用于移动构造和赋值函数的地方

在C++11中，区别表达式是左值或右值可以做这样的总结：当一个对象被用作右值的时候，用的是对象的值（内容）；当对象被用作左值的时候，用的是对象的身份（在内存中的位置）。左值有持久的状态，而右值要么是字面常量，要么是在表达式求值过程中创建的对象，即左值持久，右值短暂

以上的定义来自于C++Primer（5th）第121页和第471页。可能令人困惑，看了接下来的例子就明白了

[cpp] view plain copy
  1. int &&rr1 = 42;//正确，字面常量是右值
  2. int &&rr2 = rr1;//错误，表达式rr1是左值

特性中的应用

decltype关键字

使用关键字decltype的时候，左值和右值有所不同。如果表达式的求值结果是左值，decltype作用于该表达式（不是变量）得到一个引用类型，例如，假定p的类型是int*，因为解引用运算符生成左值，所以decltype（*p）的结果是int&。另一方面，因为取地址运算符生成右值，所以decltype（&p)的结果是int**，也就是说，结果是一个指向整型指针的指针。

lambda表达式

lambda表达式是形如auto f = [ ]{ }的函数。

lambda可指定其捕获列表的类型，[&]表示捕获列表采用隐式引用捕获方式lambda函数体中所使用的来自所在函数的实体都采用引用方式使用，[=]表示采用值捕获方式。

[cpp] view plain copy
  1. /*f1的sz是隐式值捕获，f2的sz是隐式引用捕获
  2. auto f1 = [=](const string &s)
  3. { return s.size() >=sz; }
  4. auto f2 = [&](const string &s)
  5. { return s.size() >=sz; }

拷贝控制

移动构造函数使用右值引用的形参

[cpp] view plain copy
  1. class Foo
  2. {
  3. //移动构造函数
  4. Foo(Foo&&);
  5. };

引用折叠和实参推断

    实参推断，按照实参和形参匹配的规则。
    引用折叠:
           通常情况下，我们不能将一个右值引用绑定到一个左值上，但是C++语言在正常绑定规则外定义了两个例外规则，允许这种绑定。

第一个例外规则影响右值引用的参数推断如何进行：当我们将一个左值传递给函数的右值引用参数，且此右值引用指向模板类型参数（如T&&)，编译器推断模板类型参数为实参的左值引用类型。

[cpp] view plain copy
  1. //编译器推断T类型是int&（左值引用），而非int
  2. template <typename T> void f(T&&);
  3. int i = 0;
  4. f（i）;

引用折叠：在所有情况下（除了一个例外），引用会折叠成一个普通的左值引用类型。

[html] view plain copy
  1. 即：对于一个给定类型X
  2. <ol>
  3. <li>X& & ,X& && ,X&& &都折叠成类型X&<li>
  4. <li>类型X&& &&折叠成X&&<li>
  5. </ol>

注：引用折叠只能应用于间接创建的引用的引用，如类型别名或模板参数。

这两个规则导致了两个重要结果：

如果一个函数参数是一个指向模板类型参数的右值引用（如T&&)，则他可以被绑定到一个左值。且

如果实参是一个左值，则推断出的模板实参类型将是一个左值引用，且函数参数将被实例化为一个普通的左值引用参数（T&)

也暗示了：我们可以将任意类型的实参传递给T&&类型的函数参数。

函数重载

    重载函数定义两个版本，一个版本接受一个指向const的左值引用，第二个版本接受一个指定非const的右值引用。即可接受所有可转换成当前类型的对象
[cpp] view plain copy
  1. void Foo(const X&);
  2. void Foo(X&&);

我们知道，非常量可以初始化一个底层const，反过来却不行，所以第一种版本可以接收任何能转换成类型X的任何对象。第二种版本只可以传递非const右值，由于精确匹配规则，传递非const右值时，会调用第二种版本，尽管第一种版本也可以接受。

一般来说，我们不需要为函数操作定义接受一个const X&&或是一个普通的X&参数的版本。当我们希望从实参“窃取‘数据时，通常传递一个右值引用。为了达到这一目的，实参不能使const的。类似的，从一个对象进行拷贝的操作，不应该改变该对象，因此，通常不需要定义一个接受一个普通的X&参数的版本。

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