概述
在C++中,常量、变量或表达式一定是左值(lvalue)或右值(rvalue)。
左值:非临时的(具名的,可在多条语句中使用,可以被取地址)。可以出现在等号的左边或右边。可分为非常量左值和常量左值。
右值:临时的(不具名的,只在当前语句中有效,不能取地址)。只能出现在等号的右边。可分为非常量右值和常量右值。
左值引用:对左值的引用就是左值引用。可分为非常量左值引用和常量左值引用。
注:常量左值引用是“万能”的引用类型,可以绑定到所有类型的值,包括非常量左值、常量左值、非常量右值和常量右值。
右值引用(Rvalue References):对右值的引用就是右值引用。可分为非常量右值引用和常量右值引用。
为临时对象的右值,它的生命周期很短暂,一般在执行完当前这条表达式之后,就释放了。
通过将其赋值给右值引用,可以在不进行昂贵的拷贝操作的情况下被“续命”,让其生命周期与右值引用类型变量的生命周期一样长。
右值引用的两个基本特性:移动语义(Move Semantics)和完美转发(Perfect Forwarding)
移动语义(Move Semantics)
可将资源从一个对象转移到另一个对象;主要解决减少不必要的临时对象的创建、拷贝与销毁。
移动构造函数MyClass(Type&& a):当构造函数参数是一个右值时,优先使用移动构造函数而不是拷贝构造函数MyClass(const Type& a)。
移动赋值运算符Type& operator = (Type&& a):当赋值的是一个右值时,优先使用移动赋值而不是拷贝赋值运算符Type& operator = (const Type& a)。
#include <iostream> #include <string> #include <utility> struct MyClass { std::string s; MyClass(const char* sz) : s(sz) { std::cout << "MyClass sz:" << sz << std::endl; } MyClass(const MyClass& o) : s(o.s) { std::cout << "copy construct! "; } MyClass(MyClass&& o) noexcept : s(std::move(o.s)) { std::cout << "move construct! "; } MyClass& operator=(const MyClass& other) { // copy assign std::cout << "copy assign! "; s = other.s; return *this; } MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept { // move assign std::cout << "move assign! "; s = std::move(other.s); return *this; } static MyClass GetMyClassGo(const char* sz) { MyClass o(sz); // 注意:可能会被NRVO优化掉 return o; } }; void func0(MyClass o) { std::cout << o.s.c_str() << std::endl; } void func1(MyClass& o) { std::cout << o.s.c_str() << std::endl; } void func2(const MyClass& o) { std::cout << o.s.c_str() << std::endl; } void func3(MyClass&& o) { std::cout << o.s.c_str() << std::endl; } int main(int arg, char* argv[]) { MyClass a1("how"); MyClass a2("are"); a2 = a1; // copy assign 注:a1是一个左值 a2 = MyClass("you"); // move assign 注:MyClass("you")是一个右值 MyClass a3(a1); // copy construct 注:a1是一个左值 MyClass&& a4 = MyClass::GetMyClassGo("go"); // move construct 注:发生在MyClass::GetMyClassGo()内部 MyClass a5 = MyClass::GetMyClassGo("china"); // move construct两次 注:一次发生在MyClass::GetMyClassGo()内部;另一次发生在将返回值赋值给a5 MyClass a6("let"); MyClass a7("it"); MyClass a8("go"); MyClass a9("!"); func0(a6); // copy construct func1(a7); func2(a8); //func3(a9); // 编译error: 不能把一个左值赋值给右值 func0(MyClass::GetMyClassGo("god")); // move construct两次 注:一次发生在MyClass::GetMyClassGo()内部;另一次发生在将返回值赋值给foo0参数时 //func1(MyClass::GetMyClassGo("is")); // 编译error: 不能把一个右值赋值给左值 func2(MyClass::GetMyClassGo("girl")); // move construct 注:发生在MyClass::GetMyClassGo()内部 func3(MyClass::GetMyClassGo("!")); // move construct 注:发生在MyClass::GetMyClassGo()内部 return 0; }
注:测试以上代码一定要关闭C++编译器优化技术 -- RVO、NRVO和复制省略
使用std::move来实现移动语义
将一个左值或右值强制转化为右值引用。 注:UE4中对应为MoveTemp模板函数
std::move(en chs)并不会移动任何东西,只是将对象的状态或者所有权从一个对象转移到另一个对象。注:只是转移,没有内存的搬迁或者内存拷贝。
① 基本类型(如:int、double等)被std::move移动后,其数值不会发生变化
② 复合类型被std::move移动后,处于一个未定义,但有效的状态(大部分成员函数仍有意义)例如:标准库中的容器类对象被移动后,会变成空容器
完美转发(Perfect Forwarding)
针对模板函数,使用全能引用将一组参数原封不动的传递给另一个函数。
原封不动指:左值、右值、是否为const均不变。带来如下3方面好处:
① 保证左值、右值的属性
② 避免不必要的拷贝操作
③避免模版函数需要为左值、右值、是否为const的参数来实现不同的重载
全能引用(universal references、转发引用)是一种特殊的模板引用类型,采用右值引用的语法形式(但它并不是右值引用)。如:template <class T> void func(T&& t) {}
T&& t在发生自动类型推断的时候,它是未定的引用类型(universal references),T取决于传入的参数t是右值还是左值。右值经过T&&变为右值引用,而左值经过T&&变为左值引用。
std::move就是使用全能引用实现的。其定义如下:
template <typename T> typename remove_reference<T>::type&& move(T&& t) { return static_cast<typename remove_reference<T>::type &&>(t); } /***************************************** std::remove_reference功能为去除类型中的引用 std::remove_reference<T &>::type ---> T std::remove_reference<T &&>::type ---> T std::remove_reference<T>::type ---> T ******************************************/ //原始的,最通用的版本 template <typename T> struct remove_reference{ typedef T type; //定义T的类型别名为type }; //部分版本特例化,将用于左值引用和右值引用 template <class T> struct remove_reference<T&> //左值引用 { typedef T type; } template <class T> struct remove_reference<T&&> //右值引用 { typedef T type; }
① 当t为左值时,展开为:U&& move(U& t) 注:右值引用类型变量也是左值
② 当t为右值时,展开为:U&& move(U&& t)
最后,通过static_cast<>进行强制类型转换返回右值引用。注:static_cast之所以能使用类型转换,是通过remove_refrence::type模板移除T&&,T&的引用,获取具体类型T(模板偏特化)。
引用折叠
规律:含左值引用就是左值引用,否则就是右值引用
使用std::forward实现参数的完美转发。其定义如下(en chs):
template <typename T> T&& forward(remove_reference_t<T>& arg) // forward an lvalue as either an lvalue or an rvalue { return static_cast<T&&>(arg); } template <typename T> T&& forward(remove_reference_t<T>&& arg) // forward an rvalue as an rvalue { static_assert(!is_lvalue_reference_v<T>, "bad forward call"); return static_cast<T&&>(arg); }
最后,通过static_cast<>进行引用折叠,并强制类型转换后,实现原封不动转发参数。 注:UE4中对应为Forward模板函数
void bar(int& a, int&& b) { int c = a + b; } void func(int a, int&& b) { int c = a + b; } template <typename A, typename B> void foo(A&& a, B&& b) { // a, b为左值引用或右值引用 bar(std::forward<A>(a), std::forward<B>(b)); // 在std::forward转发前后,参数a,b的类型完全不变 } int main(int arg, char* argv[]) { int a = 10; foo(a, 20); // 展开为void foo(int& a, int&& b),经过std::forward完美转发后,会调用到void bar(int& a, int&& b)函数 func(std::forward<int>(a), std::forward<int&&>(30)); // 经过std::forward完美转发后,会调用到void func(int a, int&& b)函数 return 0; }
以上就是详解C++右值引用的详细内容,更多关于C++右值引用的资料请关注服务器之家其它相关文章!
原文链接:https://www.cnblogs.com/kekec/p/10810507.html