C++右值、右值引用、移动语义move、完美转发forward

右值、右值引用、移动语义move、完美转发forward

​ 内容参考：一文读懂C++右值引用和std::move - 知乎 (zhihu.com)

右值

左值可以取地址、位于等号左边；而右值没法取地址，位于等号右边。临时对象是右值

​ const左值引用不会修改指向值，因此可以指向右值，这也是为什么要使用const &作为函数参数的原因之一，如std::vector的push_back：

右值引用

​ 右值引用的标志是&&，顾名思义，右值引用专门为右值而生，可以指向右值，不能指向左值：

int &&ref_a_right = 5; // ok
 
int a = 5;
int &&ref_a_left = a; // 编译不过，右值引用不可以指向左值
 
ref_a_right = 6; // 右值引用的用途：可以修改右值

移动语义move

​ 可以通过移动语义std：move使右值引用指向左值其实现等同于一个类型转换：static_cast<T&&>(lvalue)，右值引用能指向右值，本质上也是把右值提升为一个左值，并定义一个右值引用通过std::move指向该左值：

int a = 5; // a是个左值
int &ref_a_left = a; // 左值引用指向左值
int &&ref_a_right = std::move(a); // 通过std::move将左值转化为右值，可以被右值引用指向
 
cout << a; // 打印结果：5

int &&ref_a = 5;
ref_a = 6; 
 
等同于以下代码：
 
int temp = 5;
int &&ref_a = std::move(temp);
ref_a = 6;

​ 在实际场景中，右值引用和std::move被广泛用于在STL和自定义类中实现移动语义，避免拷贝，从而提升程序性能。 在拷贝构造和赋值重载函数中直接偷掉传入参数的资源，避免了数据的拷贝。

class Array {
public:
    ......
 
    // 优雅
    Array(Array&& temp_array) {
        data_ = temp_array.data_;
        size_ = temp_array.size_;
        // 为防止temp_array析构时delete data，提前置空其data_      
        temp_array.data_ = nullptr;
    }
     
 
public:
    int *data_;
    int size_;
};

示例如

// 例：std::vector和std::string的实际例子
int main() {
    std::string str1 = "aacasxs";
    std::vector<std::string> vec;
     
    vec.push_back(str1); // 传统方法，copy
    vec.push_back(std::move(str1)); // 调用移动语义的push_back方法，避免拷贝，str1会失去原有值，变成空字符串
    vec.emplace_back(std::move(str1)); // emplace_back效果相同，str1会失去原有值
    vec.emplace_back("axcsddcas"); // 当然可以直接接右值
}
 
// std::vector方法定义
void push_back (const value_type& val);
void push_back (value_type&& val);
 
void emplace_back (Args&&... args);

​ 可移动对象在<需要拷贝且被拷贝者之后不再被需要>的场景，建议使用std::move触发移动语义，提升性能。

完美转发 std::forward

和std::move一样，它的兄弟std::forward也充满了迷惑性，虽然名字含义是转发，但他并不会做转发，同样也是做类型转换.

与move相比，forward更强大，move只能转出来右值，forward左右值都可以。

std::forward(u)有两个参数：T与 u。 a. 当T为左值引用类型时，u将被转换为T类型的左值； b. 否则u将被转换为T类型右值。

举个例子，有main，A，B三个函数，调用关系为：main->A->B：

void B(int&& ref_r) {
    ref_r = 1;
}
 
// A、B的入参是右值引用
// 有名字的右值引用是左值，因此ref_r是左值
void A(int&& ref_r) {
    B(ref_r);  // 错误，B的入参是右值引用，需要接右值，ref_r是左值，编译失败
     
    B(std::move(ref_r)); // ok，std::move把左值转为右值，编译通过
    B(std::forward<int>(ref_r));  // ok，std::forward的T是int类型，属于条件b，因此会把ref_r转为右值
}
 
int main() {
    int a = 5;
    A(std::move(a));
}

例2

void change2(int&& ref_r) {
    ref_r = 1;
}
 
void change3(int& ref_l) {
    ref_l = 1;
}
 
// change的入参是右值引用
// 有名字的右值引用是 左值，因此ref_r是左值
void change(int&& ref_r) {
    change2(ref_r);  // 错误，change2的入参是右值引用，需要接右值，ref_r是左值，编译失败
     
    change2(std::move(ref_r)); // ok，std::move把左值转为右值，编译通过
    change2(std::forward<int &&>(ref_r));  // ok，std::forward的T是右值引用类型(int &&)，符合条件b，因此u(ref_r)会被转换为右值，编译通过
     
    change3(ref_r); // ok，change3的入参是左值引用，需要接左值，ref_r是左值，编译通过
    change3(std::forward<int &>(ref_r)); // ok，std::forward的T是左值引用类型(int &)，符合条件a，因此u(ref_r)会被转换为左值，编译通过
    // 可见，forward可以把值转换为左值或者右值
}
 
int main() {
    int a = 5;
    change(std::move(a));
}

emplace

​ 在 C++11 之后，stl 容器中添加了新的方法：emplace_back() ，和 push_back() 一样的是都是在容器末尾添加一个新的元素进去，不同的是 emplace_back() 在效率上相比较于 push_back() 有了一定的提升。

​ 直接插入对象，emplace和push没有区别，但是给emplace传入对象构造所需要的参数，他会直接在容器底层构造对象，不在生成临时对象进行拷贝

v.emplace_back(10);
v.emplace_back(30, 40);

可变参函数模板

	template<typename... Types>
	void emplace_back(Types&&... args)
	{
		//不管左值引用还是右值引用，它本身是左值，传递的过程中要保持args的类型，需要完美转发
		allocator_.construct(vec_ + idx_, forward<Types>(args...));
		idx_++;
	}
	template<typename... Types>
	void construct(T* ptr, Types&&... args)
	{
		new(ptr)T(std::forward<Types>(args)...);
	}

引用折叠

所有的引用折叠最终都代表一个引用，要么是左值引用，要么是右值引用。

规则就是：

如果任一引用为左值引用，则结果为左值引用。否则（即两个都是右值引用），结果为右值引用。

也就是说，int& &&等价于int &

//引用折叠 实参：左值Test
template<typename... Types>
void emplace_back(Types&&... args)//万能引用
{						//Test&+&& -> Test&

}