右值

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左值和右值

左值和右值从最基本的书面意思上理解就是：

表达式左边的值为左值，表达式右边的值为右值

int x = 1;int y = 2;int z = x + y;

这里x、y、z是左值，1、2和x+y的结果也是右值，但这样的分类并不标准：

int a = 1;int b = a;

这时，a是不是可以看成左值也可以看成右值；与我们上面的简单分类就矛盾了。

C++中的左值一般是指一个指向特定内存的具名对象，它有一个具体稳定的内存地址和较长的生命周期。

而右值则是不指向稳定内存地址的匿名值，即不具名对象。

那么基于这个特性，我们可以用&引用符号来判断左值和右值，能取到地址的为左值，否则为右值。

不过，C++标准的对类型的定义更复杂：

lvalue是通常可以放在等号左边的表达式，左值rvalue是通常只能放在等号右边的表达式，右值glvalue是generalized lvalue，广义左值xvalue是expiring lvalue，将亡值prvalue是pure rvalue，纯右值

我们先看lvalue和prvalue:

lvalue就是上面提到过的，可以通过取地址来判断的左值，如：

变量，函数返回左值引用的表达式：++x、x = 1

📌这里x++是右值，而++x是左值；因为在后置++操作中编译器首先会生成一个x的临时复制，然后才对x递增；而++x则是直接对x递增然后返回自身，即原地操作。

而纯右值prvalue是没有标识符的，不能取地址，一般也称为”临时对象“，比如：

返回非引用类型表达式：x++，x + 1除字符串字面量之外的字面量：42、true

在C++11之前，右值可以绑定到常左值引用的参数，如const T&；但不能绑定到非常值左值引用，如T&。

这里绑定可以简单理解为赋值，即const int& ref = 42

右值引用

从C++11开始，C++就引入了一种新的引用类型——右值引用；右值引用的形式是T&&

右值引用，顾名思义就是一种引用右值的方法。

那么，引用右值将要解决的问题是什么？

简单来看，有了右值引用，我们就可以把右值绑定到右值引用上，进而延长右值的生命周期。

我们先来看一下移动语义，移动语义的原理是允许在对象之间转移资源的所有权，而不是进行深拷贝；我们通常用std::move来实现移动语义。

左值引用在传递参数或返回值时，通常调用拷贝构造函数或赋值构造函数，来创建对象的副本。

而右值引用引入了移动构造函数和移动赋值函数，它们可以直接将对象的所有权转移到另一个容器中。

class MyData {public:MyData() {}// 移动构造函数MyData(MyData&& other) noexcept {}// 移动赋值函数MyData& operator=(MyData&& other) noexcept {}};

所以右值引用的作用不只是延长右值的生命周期，更重要的是这种机制可以用来减少对象的拷贝。

了解了右值引用的作用后，再来看std::move，它的作用就是将传入的参数强制转换成右值引用；那就可以有这样的表达式std::move(ptr)，它可以看作一个有名字的右值，为了和纯右值prvalue做区分，C++就把这种表达式叫做xvalue（将亡值）。

但是xvalue还是和左值lvalue不同，不能取地址。

上面我们讨论的这些左值、纯右值、将亡值，都属于值类别；而值类型才是指我们平时常见的int，double，枚举这些类型。

引用坍缩

常左值引用既可以引用左值又可以引用右值，是一种几乎全能的引用；不过其常量性还是限制了作用范围。

C++11标准中有着一个能称为万能的引用，它的形式是：

T &&auto &&

所谓的万能引用是因为发生了类型推导，T&&和auto&&的初始化过程中都会发生类型的推导

C++中添加了一套引用叠加推导的规则——引用坍缩，有着如下规则：

下面对上述规则给出例子：

左值引用和右值引用坍缩成左值引用：

template <typename T>void foo(T& arg) {// 在这里，arg被视为左值引用，即使传入的是右值}int main() {int x = 42;foo(x); // T被推导为int，arg是int&，因此arg被视为左值引用foo(10); // T被推导为int，arg是int&，因此arg被视为左值引用return 0;}

右值引用和左值引用坍缩成右值引用：

template <typename T>void bar(T&& arg) {// 在这里，arg被视为右值引用，即使传入的是左值或右值}int main() {int x = 42;bar(x); // T被推导为int&，arg是int& &&，因此arg被视为int&bar(10); // T被推导为int，arg是int&&，因此arg被视为右值引用return 0;}

完美转发

之前提到了万能引用的语法和推导规则，现在来谈一下它的用途，完美转发。

我们先来看一个转发函数模板：

template<class T>void show_type(T t){std::cout << typeid(t).name() << std::endl;}template<class T>void normal_forwarding(T t){show_type(t);}int main(){std::string s = "hello world";normal_forwarding(s);}

normal_forwarding是一个转发函数模板，可以做一些字符串的转发任务；不过因为是按值转发，会发生一次临时对象的复制。

为了解决这个问题可以把normal_forwarding(T t)替换为normal_forwarding(T& t),这样能够避免临时对象的复制。

不过又会带来另一个问题，如果传递的是一个右值，将无法编译。

这时还可以将normal_forwarding(T& t)替换为normal_forwarding(const T& t)，因为常量左值引用时可以引用右值；但是如果之后要修改这个字符串，又会编译错误。

万能引用的出现解决了这个问题，对于万能引用的形参来说：

如果实参是左值，则形参会被推导为左值引用；如果实参是右值，则形参会被推导为右值引用；

所以无论传递的是左值还是右值都可以被转发，不会产生多余的拷贝。